KR101735214B1 - Lower-Body Assistance Robot - Google Patents

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KR101735214B1
KR101735214B1 KR1020150188645A KR20150188645A KR101735214B1 KR 101735214 B1 KR101735214 B1 KR 101735214B1 KR 1020150188645 A KR1020150188645 A KR 1020150188645A KR 20150188645 A KR20150188645 A KR 20150188645A KR 101735214 B1 KR101735214 B1 KR 101735214B1
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KR
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pelvis
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lower body
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pair
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KR1020150188645A
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공경철
우한승
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서강대학교산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a lower body assistance robot assisting movements of the lower body of a user. The multi-degree of freedom with respect to joints of the lower body of the user is allowed, so wearing senses of the user are improved. Abduction is provided to the lower extremities which have weakened muscular strength and are easy to rotate in the central direction of both lower extremities, so more stable and natural walking of the user can be assisted.

Description

하체 보조로봇{Lower-Body Assistance Robot}Lower-Body Assistance Robot

본 발명은 하체 보조로봇에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 사용자의 하체 거동을 보조하는 하체 보조로봇에 관한 것으로, 사용자의 하체 관절에 대한 다-자유도를 허용하여 사용자의 착용감을 향상시키고, 근력이 저하되어 양 하지의 중심방향으로 회전(내전)되기 쉬운 사용자의 하지에 외전력을 제공하여 보다 안정적이고 자연스러운 사용자의 보행을 보조할 수 있는 하체 보조로봇에 관한 것이다.The present invention relates to a lower body supporting robot. More particularly, the present invention relates to a lower body auxiliary robot for assisting a user's lower body movement, and more specifically, to a lower body auxiliary robot for supporting a user's lower body behavior, The present invention relates to a lower body supporting robot which can provide a stable and natural user's walking by providing external electric power to a user's base which is easily rotated (adduction).

로봇이란 스스로 또는 명령에 의하여 부여된 작업을 처리하거나 작동하는 기계를 의미하며, 최근 다양한 영역에서 광범위하게 사용되고 있다.A robot is a machine that processes or operates a task assigned by itself or an instruction, and is widely used in various fields in recent years.

이러한 로봇 중 사용자가 착용하여 신체의 움직임을 보조하는 로봇이 다양하게 소개 및 사용되고 있다.Among these robots, robots which are worn by users and assist the movement of the body are introduced and used in various ways.

이러한 보조로봇과 관련하여 종래 바퀴 굴림 방식으로 이동 기능을 구비한 로봇들이 사용되었으나, 노면 상태의 제한을 받으므로 이러한 제한으로부터 자유롭기 위하여 사람이나 동물의 주행 동작 또는 움직임을 모방하는 다관절 골격 구조를 갖는 로봇들이 연구 및 소개되고 있다.However, since the robot is restricted from the road surface condition, it has a multi-joint skeleton structure that imitates the movement or motion of a person or an animal in order to be free from such restriction. Robots are being studied and introduced.

또한, 이러한 다관절 골격 구조를 갖는 로봇으로서 사용자가 착용하여 사용자의 하체 거동을 보조하는 하체 보조로봇이 대표적이다.Also, as a robot having such a multi-joint skeletal structure, a lower body supporting robot which is worn by the user and assists a user's lower body behavior is representative.

일반적으로 하체 보조로봇은 전기모터 및 유압구동기와 같은 구동장치로부터 사용자의 보행을 위한 근력에 상응하는 구동력을 제공받아 사용자의 보행을 보조하는 것을 목적으로 한다.BACKGROUND ART [0002] In general, a lower body supporting robot is provided with a driving force corresponding to a strength for walking of a user from a driving device such as an electric motor and a hydraulic driving device to assist the user's walking.

상기 하체 보조로봇은 착용하는 사용자의 하체 기능이 일부 존재하는 경우, 즉, 양 하지 중 하나의 하지의 기능만 상실된 경우, 하체 영역 중 일부 영역의 기능만 상실된 경우, 또는 하체의 움직임은 가능하나 근력 저하를 통해 근력을 보조 받아야 하는 경우와 같이 하체 기능이 완전히 상실된 경우가 아니라면, 상기 하체 보조로봇은 사용자 하체의 관절의 자유도가 어느 정도 허용되는 것이 바람직하다.When the lower body supporting robot has a part of the lower body function of the user to be worn, that is, only one function of the lower body is lost, only the function of a part of the lower body area is lost or the lower body can move, It is preferable that the lower body supporting robot allow some degree of freedom of the joint of the lower body of the user unless the lower body function is completely lost as in the case where the muscular strength should be assisted through the lowering.

만약, 하체의 기능이 기능이 일부 존재하는 사용자가 착용하여 구동되는 상기 하체 보조로봇이 사용자의 관절 자유도가 제한된 상태로 구동될 경우, 사용자의 상기 하체 보조로봇의 착용에 대한 불편함이 유발될 수 있으며, 더 나아가, 상기 하체 보조로봇의 구동 목적이 되는 사용자의 하체뿐만 아니라 하체와 신경 및 근육적으로 연결된 상체의 기관들의 통증이 유발될 수 있다.If the lower body supporting robot, which is driven by a user having a function of the lower body partially exists, is driven in a state where the degree of freedom of the user's joint is limited, inconvenience to wear the lower body auxiliary robot by the user may be caused Further, the lower body as well as the lower body of the user, which is the object of driving the lower body supporting robot, may be caused to suffer from the upper body organs connected with the nerve and muscles.

따라서, 사용자의 보행을 보조함과 동시에 사용자의 관절 자유도를 적절히 허용할 수 있도록 다관절부의 자유도 조합을 통해 다-자유도를 갖는 하체 보조로봇을 제공하는 것이 바람직하다.Accordingly, it is desirable to provide a lower body supporting robot having a multi-degree of freedom through a degree of freedom combination of the joints so as to assist the user's walking and allow the user's joint degree of freedom to be appropriately permitted.

다-자유도를 갖는 하체 보조로봇은 사용자의 하체 영역 중 회전 가능한 영역, 예를 들어, 골반, 고관절 및 무릎 관절 등에 특정 방향의 자유도를 허용할 수 있도록 이에 대응되는 관절부가 특정 방향의 자유도를 갖도록 구성된 로봇으로서, 이러한 다-자유도를 갖는 하체 보조로봇은 사용자 하체의 관절 자유도를 적절히 허용하면서 사용자의 보행 거동을 보조하므로 상기 하체 보조로봇에 대한 사용자의 착용감이 보다 상승될 수 있다.The lower body supporting robot having a multi-degree of freedom is configured to have a degree of freedom in a certain direction so that the corresponding part of the lower body corresponding to the rotatable region of the user's body, for example, the pelvis, the hip joint and the knee joint, As the robot, the lower body supporting robot having the multi-degree of freedom assists the gait behavior of the user while appropriately allowing the joint degree of freedom of the lower body of the user, so that the wearer's feeling of comfort with respect to the lower body supporting robot can be increased.

그러나, 일반적으로 하체의 기능 이상으로 상기 하체 보조로봇을 착용하는 사용자는 양 하지를 보행 방향과 수직한 방향으로 서로 멀어지게 회전시키는 외전근이 약화된 경우가 대부분이며, 이러한 외전근의 약화는 입각기 주행중인 하지가 신체 및 유각기 중인 하지의 하중을 견디지 못하여 양 하지의 중심 방향으로 내전됨으로써 유각기 중인 하지의 골반 영역이 중력 방향으로 내려가는 트렌델렌버그 보행(Trendelenburg gait) 현상을 초래할 수 있다.However, in general, the wearer wearing the lower body auxiliary robot more than the function of the lower body usually has weakened abduction which rotates both legs away from each other in the direction perpendicular to the walking direction. In the middle of running, the legs can not withstand the loads of the body and the lower limbs during the erecting period, so that they are admitted in the center direction of both lower legs, resulting in a Trendelenburg gait phenomenon in which the pelvis area of the lower limb descends in the direction of gravity.

이러한, 트렌델렌버그 보행을 신체의 근력 등으로 보정하려고 시도하면 사용자 신체에 부하를 발생시키고 하체 보조로봇의 원래의 목적과 상반되는 결과를 제공할 수 있다.Such an attempt to compensate for the treadmill bugweed by the strength of the body or the like causes a load on the user's body and can provide a result opposite to the original purpose of the lower body assistance robot.

따라서, 상기 하체 보조로봇은 사용자의 보행을 보조함과 동시에 입각기 주행중인 사용자의 하지의 내전을 방지하여 사용자의 신체에 부하가 발생되는 것을 방지하고 보다 자연스러운 보행 보조가 가능하도록 설계되어야 한다.Therefore, the lower body supporting robot should be designed to assist the walking of the user, prevent the user's lower extremity from being struck during the stance, prevent a load on the user's body, and provide more natural walking assistance.

그러나, 앞서 설명한, 사용자 하체 관절에 다-자유도의 회전을 허용하는 상기 하체 보조로봇은 사용자의 골반 및/또는 고관절 영역의 외전 및 내전에 해당하는 자유도를 허용하나, 상기 하체 보조로봇을 착용하는 사용자는 하체의 근력저하 또는 기능 이상으로 인한 외전력의 약화로 상기 하체 보조로봇의 하중을 감당하지 못하는 것이 일반적이며, 이에 따라 골반 및/또는 고관절 영역이 쉽게 내전되는 문제가 있다.However, the above-described lower body supporting robot which allows the rotation of multi-degrees of freedom to the user's lower body joint allows a degree of freedom corresponding to abduction and civil war of the user's pelvis and / or hip joint region, It is general that the load of the lower body supporting robot can not be accommodated due to the weakening of the external force due to the lowering of the strength of the lower body or the malfunction of the lower body and there is a problem that the pelvis and /

또한, 상기 하체 보조로봇을 통해 허용된 사용자의 골반 및/또는 고관절 영역의 외전 및 내전에 해당하는 자유도는 상기 하체 보조로봇의 내전 방지 기능과 상충관계(trade-off)이다.Further, the degree of freedom corresponding to abduction and extinction of the user's pelvis and / or hip joint region permitted through the lower body supporting robot is a trade-off with the anti-adverse function of the lower body supporting robot.

따라서, 사용자 하체의 관절 자유도를 적절히 허용하여 사용자의 보행을 보조함으로써 사용자의 편안한 보행 보조를 가능하게 함과 동시에, 사용자 하지의 내전을 방지하기 위하여 내전 방지를 위한 지지력으로서 외전 토크를 보조하고 이를 통해 사용자 신체의 불편함 또는 통증을 방지하며 보다 자연스러운 보행 거동을 구현할 수 있는 하체 보조로봇이 요구된다.Therefore, it is possible to assist the walking of the user by assisting the walking of the user by appropriately allowing the joint degree of freedom of the lower body of the user, and to assist the walking of the user comfortably, There is a need for a lower body supporting robot which can prevent the inconvenience or pain of the user's body and can realize a more natural gait behavior.

본 발명은 사용자가 착용하여 사용자의 보행을 보조함과 동시에 사용자의 하체 관절에 대한 다-자유도를 허용하여 사용자의 착용감을 향상시키고, 사용자의 양 하지의 외전력을 보조하여 사용자의 이상 보행 거동을 방지할 수 있는 하체 보조로봇을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.The present invention relates to a method and apparatus for supporting a walking of a user by worn by a user and allowing multi-degrees of freedom of a user's lower body joint to improve comfort of a user, And a lower body supporting robot which can be operated by a lower body.

상기한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따른 하체 보조로봇은 X-Y 평면상에서 Z축 방향으로 직립한 사용자의 X축 방향 보행 거동을 보조하는 하체 보조로봇으로서, 사용자의 몸통에 착용되고, 전원 및 제어신호를 제공하기 위한 본체부, 상기 본체부에 장착되어 X축 방향과 평행한 롤축(ROLL AXIS) 중심의 회전 자유도를 갖는 한 쌍의 골반부재, 상기 골반부재에 장착되고 X축 방향 보행을 위한 Y축 방향과 평행한 피치축(PITCH AXIS) 중심의 회전 자유도를 가지며, 하체 보조로봇을 구동하기 위한 구동장치에 의해 회전 구동되는 한 쌍의 고관절부, 상기 고관절부에 일단이 연결되어 상기 고관절부의 구동에 따라 구동되는 한 쌍의 대퇴부재, 상기 대퇴부재의 타단과 상기 구동장치 또는 별도로 구비되는 구동장치에 의하여 구동되는 무릎 관절부를 통해 연결되는 한 쌍의 하퇴부재 및 한 쌍의 상기 골반부재를 연결하며, 상기 골반부재의 롤축 중심의 내측 방향으로의 회전 동작인 내전(內轉)에 대한 복원력을 발생시키는 내전 방지유닛을 포함할 수 있다.In order to solve the above problems, a lower body supporting robot according to an embodiment of the present invention is a lower body supporting robot that assists a user in the X-axis direction walking motion in the Z-axis direction on the XY plane, A pair of pelvis members mounted on the body portion and having a rotational degree of freedom in the center of a roll axis ROLL AXIS parallel to the X axis direction, A pair of hip joints rotatably driven by a driving device for driving the lower body supporting robot and having a rotation degree of freedom in the center of the pitch axis PITCH AXIS parallel to the Y axis direction for walking, A pair of thigh members driven according to the driving of the hip joint, a knee joint unit driven by the driving unit provided separately from the other end of the thigh member, And an abduction unit for connecting the pair of leg members and a pair of the pelvis members connected to each other via the pivot member and generating a restoring force against internal rotation which is an inward rotation operation of the center of the roll axis of the pelvis member .

또한, 상기 내전 방지유닛은 가스 스프링이며, 상기 내전 방지유닛은 상기 골반부재의 내전시 상기 가스 스프링의 압축에 의한 반발에 의하여 상기 복원력을 발생시킬 수 있다.In addition, the anti-adduction unit may be a gas spring, and the anti-adherence unit may generate the restoring force by rebounding by compression of the gas spring at the time of adduction of the pelvis member.

그리고, 상기 내전 방지유닛은 유각기 중인 사용자 다리의 골반 영역에 대응되는 상기 골반부재의 내전에 따른 회전 구동을 상쇄시키는 상기 복원력을 발생시킬 수 있다.The internal-strength-preventing unit may generate the restoring force that cancels the rotational driving caused by the internal resistance of the pelvis member corresponding to the pelvis region of the user's leg during the swinging period.

여기서, 한 쌍의 상기 골반부재는 상기 본체부에 각각의 상기 롤축을 회전축으로 힌지 결합되어, 상기 내전 방지유닛에 의하여 제공되는 복원력이 동시에 작용될 수 있다.Here, the pair of pelvis members are hinged to the main body by the rotation axis of each of the roll axes, so that the restoring force provided by the anti-adduction unit can be simultaneously applied.

이 경우, 한 쌍의 상기 골반부재의 일단은 상기 본체부의 전면 하부에 힌지 결합되고, 한 쌍의 상기 골반부재의 타단은 상기 고관절부가 사용자의 고관절 영역에 위치하여 장착되도록 사용자의 측면 방향으로 절곡되어 연장될 수 있다.In this case, one end of the pair of pelvis members is hinged to the lower front of the main body, and the other end of the pair of pelvis members is bent in the lateral direction of the user so that the hip joint is positioned and mounted on the user's hip region Can be extended.

또한, 상기 고관절부는 상기 골반부재에 대해 Z축 방향과 평행한 요축(YAW) 중심의 회전이 가능하도록 상기 골반부재에 장착될 수 있다.In addition, the hip joint may be mounted on the pelvis so that the hip joint can rotate around a yaw axis (YAW) parallel to the Z-axis direction with respect to the pelvis.

그리고, 상기 고관절부 및 상기 무릎 관절부는 하나의 구동장치에 의하여 구동되며, 상기 무릎 관절부는 상기 구동장치에 의하여 구동되는 대퇴부재 및 상기 고관절부와 상기 무릎 관절부를 연결하는 별도의 링크부재에 의하여 복합 구동될 수 있다.The hip joint and the knee joint are driven by one driving device, and the knee joint is composed of a thigh member driven by the driving device and a separate link member connecting the hip joint and the knee joint, Can be driven.

여기서, 상기 본체부는 상기 구동장치가 구동되기 위한 전원을 상기 구동장치에 공급하는 배터리와, 사용자의 보행의도에 따른 제어신호를 상기 구동장치에 인가하여 상기 하체 보조로봇의 구동을 제어하는 컨트롤러를 포함할 수 있다.Here, the main body includes a battery for supplying power to the driving device for driving the driving device, and a controller for controlling driving of the lower body auxiliary robot by applying a control signal according to the user's intention to walk to the driving device .

이 경우, 상기 본체부는 사용자의 등 영역에 전면이 대향되도록 착탈 가능한 배낭 형태일 수 있다.In this case, the main body part may be in the form of a backpack detachable so that its front surface is opposed to the back area of the user.

그리고, 상기 하퇴부재의 하부에 장착되어 지면으로부터 상기 하체 보조로봇을 지지하기 위한 발판부재를 더 포함할 수 있다.Further, the robot may further include a scaffold member attached to a lower portion of the lower leg member to support the lower body supporting robot from the ground.

본 발명에 따른 하체 보조로봇에 의하면, 사용자의 보행을 보조함과 동시에 다관절 구조의 자유도 조합을 통해 사용자 하체에 다-자유도를 허용함으로써 상기 하체 보조로봇에 대한 사용자의 불편함을 최소화할 수 있다.According to the lower body subordinate robot of the present invention, it is possible to minimize the inconvenience of the user to the lower body subordinate robot by assisting the user's walking and allowing a multi-degree of freedom to the user lower body through the combination of degrees of freedom of the multi- .

또한, 사용자 하지의 내전 방지를 위한 지지력으로서의 외전 토크를 보조함으로써 입각기 주행중인 사용자 하지가 양 하지의 중심 방향으로 내전되는 것을 방지하여 더욱 자연스러운 사용자의 보행 거동을 구현할 수 있다.In addition, by supporting the abutting torque as a supporting force for preventing adiabatic force of the user's lower limb, the user's lower limb during the stomach motion can be prevented from being admitted in the center direction of both lower limbs, thereby realizing more natural gait behavior of the user.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 하체 보조로봇의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 별도의 구동장치를 통해 구동되는 고관절부 및 무릎 관절부 각각의 일부를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 동일한 구동장치를 공유하여 구동되는 고관절부 및 무릎 관절부 간의 연결관계를 도시한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 회전 가능하도록 골반부재에 장착된 고관절부를 도시한다.
도 5는 사용자의 외전근 저하에 따른 트렌델렌버그 보행 및 정상적인 보행을 도시한다.
도 6은 내전 방지유닛을 포함하지 않는 하지 보조로봇 및 본 발명의 일실시예에 따라 내전 방지유닛을 포함하는 하체 보조로봇 각각의 일부 영역을 도시한다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 내전 방지유닛의 압축에 의한 반발을 도시한다.
1 is a perspective view of a lower body supporting robot according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 shows a part of each of the hip joint and the knee joint which is driven through a separate driving device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 illustrates a connection relationship between a hip joint and a knee joint driven by sharing the same driving device according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 shows a hip joint mounted on a pelvis member for rotation in accordance with an embodiment of the present invention.
FIG. 5 shows the walking of the Trandelane burg and the normal walking according to the lowering of the abduction of the user.
Fig. 6 shows a partial area of each of the lower limb-assisted robot not including the anti-adherence unit and the lower body subordinate robot including the anti-adduction unit according to one embodiment of the present invention.
Figure 7 shows the repulsion by compression of an adiabatic protection unit according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명된 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록, 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Rather, the embodiments disclosed herein are provided so that the disclosure can be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Like reference numerals designate like elements throughout the specification.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 하체 보조로봇의 사시도이다.1 is a perspective view of a lower body supporting robot according to an embodiment of the present invention.

본 발명에 따른 하체 보조로봇(100)은 하체의 기능이 정상적이지 않아 자체의 근육으로는 정상적인 보행이 불가능한 사용자가 착용하여 사용자의 정상적인 하체 거동을 보조하는데 그 목적이 있다.The lower body supporting robot 100 according to the present invention has a purpose of assisting the normal lower body movement of the user by wearing the lower body because the function of the lower body is not normal,

여기서, 상기 하체 보조로봇(100)을 착용하는 사용자는 X-Y 평면상에서 Z축 방향으로 직립한 것을 기준으로 설명될 수 있으며, 따라서, 사용자가 착용하여 사용자의 하체 거동을 보조하는 상기 하체 보조로봇(100)은, X-Y 평면상에서 Z축 방향으로 직립한 사용자의 X축 방향의 보행 거동을 보조하도록 기능할 수 있다.Here, the user wearing the lower body supporting robot 100 can be described on the basis of the fact that the user stands up in the Z-axis direction on the XY plane. Accordingly, the lower body supporting robot 100 ) Can function to assist a user's walking motion in the X-axis direction in the Z-axis direction on the XY plane.

본 발명의 일실시예에 따른 하체 보조로봇(100)은 사용자의 몸통에 착용되고 전원 및 제어신호를 제공하기 위한 본체부(110), 상기 본체부(110)에 장착되어 X축 방향과 평행한 롤축(ROLL AXIS, x') 중심의 회전 자유도를 갖는 한 쌍의 골반부재(120a, 120b), 상기 골반부재(120a, 120b)에 장착되고 X축 방향 보행을 위한 Y축 방향과 평행한 피치축(PITCH AXIS, y') 중심의 회전 자유도를 가지며, 하체 보조로봇(100)을 구동하기 위한 구동장치(50a, 50b)에 의해 회전 구동되는 한 쌍의 고관절부(130a, 130b), 상기 고관절부(130a, 130b)에 일단이 연결되어 상기 고관절부(130a, 130b)의 구동에 따라 구동되는 한 쌍의 대퇴부재(140a, 140b), 상기 대퇴부재(140a, 140b)의 타단과 상기 구동장치(50a, 50b) 또는 별도로 구비되는 구동장치(60a, 60b)에 의하여 구동되는 무릎 관절부(150a, 150b)를 통해 연결되는 한 쌍의 하퇴부재(160a, 160b) 및 한 쌍의 상기 골반부재(120a, 120b)를 연결하며, 상기 골반부재(120a, 120b)의 롤축(x') 중심의 내측 방향으로의 회전 동작인 내전(內轉)에 대한 복원력을 발생시키는 내전 방지유닛(170)을 포함할 수 있다.The lower body supporting robot 100 according to an embodiment of the present invention includes a main body 110 to be worn on the body of a user and to supply power and control signals to the main body 110, A pair of pelvis members 120a and 120b having a rotational degree of freedom in the center of the roll axis ROLL AXIS, x ', a pitch axis 120a and 120b mounted on the pelvis members 120a and 120b and parallel to the Y- A pair of hip joints 130a and 130b rotatably driven by driving devices 50a and 50b for driving the lower body supporting robot 100 with a rotation degree of freedom in the center of the hip joint axis PITCH AXIS, y ' A pair of thigh members 140a and 140b connected to one ends of the thigh members 140a and 140b and one end of the thigh members 140a and 140b driven by the driving of the hip joints 130a and 130b, 50a and 50b or the knee joints 150a and 150b driven by the driving devices 60a and 60b provided separately 120b which are connected to the pair of leg members 160a and 160b and a pair of the pelvis members 120a and 120b and rotate in the inward direction of the center of the roll axis x 'of the pelvis members 120a and 120b And an adiabatic prevention unit 170 for generating a restoring force against internal rotation.

상기 본체부(110)는 사용자의 몸통에 착용되어 상기 하체 보조로봇(100)의 중심을 사용자의 중앙인 몸통부에 체결하는 역할을 하며, 한 쌍의 상기 골반부재(120a, 120b)가 장착되어 상기 본체부(110)에 대해 구동되므로 상기 하체 보조로봇(100)의 구동 중심으로서 기능할 수 있다.The main body 110 is attached to the body of the user and serves to fasten the center of the lower body supporting robot 100 to the body of the user, and a pair of the pelvis members 120a and 120b are mounted And can function as the driving center of the lower body supporting robot 100 since it is driven with respect to the body portion 110. [

또한, 상기 본체부(110)는 상기 하체 보조로봇(100)이 구동하기 위한 전원 및 제어신호를 제공할 수 있으며, 이를 통해, 상기 하체 보조로봇(100)의 사용자의 보행 보조를 위하여 기능할 수 있다.In addition, the main body 110 may provide power and control signals for driving the lower body subordinate robot 100, and may function as a walking assistant for the user of the lower body subordinate robot 100 have.

구체적으로, 상기 본체부(110)는 상기 구동장치(50a, 50b)가 구동되기 위한 전원을 상기 구동장치(50a, 50b)에 공급하는 배터리(115)와, 사용자의 보행의도에 따른 제어신호를 상기 구동장치(50a, 50b)에 인가하여 상기 하체 보조로봇(100)의 구동을 제어하는 컨트롤러(미도시)를 포함할 수 있다.Specifically, the main body 110 includes a battery 115 that supplies power for driving the driving devices 50a and 50b to the driving devices 50a and 50b, (Not shown) for controlling the driving of the lower body supporting robot 100 by applying the driving force to the driving devices 50a and 50b.

상기 컨트롤러는 상기 하체 보조로봇(100)을 착용한 사용자의 보행 의도를 판단하여 이에 따른 제어신호를 상기 하체 보조로봇(100)을 구동하는 구동장치(50a, 50b)에 공급할 수 있다.The controller may determine a walking intention of a user wearing the lower body supporting robot 100 and supply a control signal to the driving devices 50a and 50b for driving the lower body supporting robot 100. [

이를 위해서, 상기 컨트롤러 또는 상기 하체 보조로봇(100)은 사용자의 보행사이클, 즉, 사용자의 하지가 지면을 지지하는 입각기 또는 사용자의 하지가 지면을 지지하지 않고 스윙(swing)하는 유각기인지 여부를 판단하는 보행사이클 감지센서(미도시)를 더 포함할 수 있으며, 상기 보행사이클 감지센서가 감지한 사용자의 보행 사이클 상태에 따라 적절한 제어신호를 상기 구동장치(50a, 50b)에 공급하여 사용자의 보행 보조를 가능하게 할 수 있다.For this purpose, the controller or the lower body supporting robot 100 may be configured to determine whether the user's walking cycle, that is, whether the user's lower limbs supporting the ground or the user's lower limbs swing without supporting the ground (Not shown) for detecting a walking cycle of the user, and may supply a suitable control signal to the driving devices 50a and 50b according to the walking cycle state of the user sensed by the walking cycle detecting sensor, It is possible to enable walking assistance.

상기 컨트롤러로부터 제어신호가 수신된 상기 구동장치(50a, 50b)는 상기 배터리(115)로부터 전류를 공급받아 구동방향 또는 구동력의 크기를 결정함으로써 상기 하체 보조로봇(100)의 구동을 제어할 수 있다.The driving devices 50a and 50b receiving the control signals from the controller can control the driving of the lower body supporting robot 100 by receiving current from the battery 115 and determining the driving direction or the driving force magnitude .

또한, 상기 컨트롤러는 사용자의 상태나 보조력의 종류에 따라 수동적인 조작 또는 세팅으로 다양한 옵션이 선택 및 저장되도록 구성될 수 있다.In addition, the controller may be configured such that various options are selected and stored by manual operation or setting according to the state of the user or the type of assist force.

종래 소개된 하체 보조로봇(100)은 X-Y 평면상에서 Z축 방향으로 직립한 사용자의 X축 보행에 관한 자유도만을 허용하는 경우가 있었다.The lower body supporting robot 100 that has been conventionally introduced allows only a degree of freedom with respect to the X-axis walking of the user standing up in the Z-axis direction on the X-Y plane.

상기 하체 보조로봇(100)이 하지유닛 관절의 Y축 방향의 자유도만(다리 유닛의 X축 방향의 보행 자유도를 의미)을 갖도록 설계되는 경우, 하체의 기능이 완전히 상실되어 상기 하체 보조로봇(100)의 구동만으로 하체의 거동을 의존하는 사용자에 대해서는 보다 단순하고 정확한 보행의 보조를 구현할 수 있다.When the lower body subordinate robot 100 is designed to have only the degree of freedom of the lower body joint in the Y axis direction (meaning the degree of walking in the X axis direction of the leg unit), the function of the lower body is completely lost, ), It is possible to implement a simpler and more accurate assistance to the user who depends on the behavior of the lower body.

그러나, 상기 하체 보조로봇(100)을 착용하는 사용자의 하체 기능이 상기한 바처럼 완전히 상실된 것이 아니라 일부 남아있는 경우, 즉, 사용자의 하체 중 하나의 하지 또는 하지 중의 일부 영역에 대한 기능을 상실한 경우나 노인과 같이 하체의 기능이 저하되어 근력의 보조가 필요한 경우라면, 사용자 하체의 보행 방향에 대한 자유도만을 허용하도록 설계된 상기 하체 보조로봇(100)은 사용자에 대한 이질감을 유발할 수 있다.However, if the lower body function of the user wearing the lower body supporting robot 100 is not completely lost as described above but is partially left, i.e., the function of one of the lower limbs of the user or the partial limb of the lower limb is lost The lower body auxiliary robot 100 designed to allow only the degree of freedom of the user's lower body in the walking direction may cause a sense of heterogeneity to the user if the function of the lower body such as the elderly person is lowered and the muscle strength is required to be assisted.

다시 말해, 상기 하체 보조로봇(100)이 기능의 일부가 남아 있는 사용자에게 제한된 관절의 자유도만 허용되는 경우, 사용자는 이에 따른 상기 하체 보조로봇(100)에 대한 불편함을 느낄 수 있다.In other words, if only the limited degree of freedom of the joint is allowed for the user with a part of the function of the lower body supporting robot 100, the user can feel the inconvenience to the lower body supporting robot 100 accordingly.

따라서, 상기 하체 보조로봇(100)은 사용자의 보행을 정확하게 보조하면서도 사용자 관절의 기본적인 자유도를 적절히 허용하도록 설계되는 것이 바람직할 수 있다.Accordingly, it may be desirable that the lower body subordinate robot 100 be designed to appropriately allow the basic degree of freedom of the user's joint while accurately supporting the user's walking.

이를 위해, 본 발명의 일실시예에 따른 하체 보조로봇(100)은 사용자 하체의 관절 자유도 중 사용자의 보행 방향, 측면방향, 직립한 방향에 대한 자유도를 허용하기 위해, Y축 방향과 평행한 피치축(y') 중심의 회전 자유도, X축 방향과 평행한 롤축(x') 중심의 회전 자유도, Z축 방향과 평행한 요축(z') 중심의 회전 자유도를 갖도록 설계될 수 있으며, 이를 통해, 사용자에게 관절의 3-자유도를 허용하여 사용자의 상기 하체 보조로봇(100)의 구동에 대한 불편함이 최소화되도록 설계될 수 있다.For this purpose, the lower body subordinate robot 100 according to an embodiment of the present invention includes a lower body supporting robot 100, which is parallel to the Y axis direction, to allow freedom of the user's walking direction, lateral direction, The rotation degree of freedom of the center of the pitch axis (y '), the degree of freedom of rotation of the center of the roll axis (x') parallel to the X axis direction, and the degree of rotation of the yaw axis (z ') parallel to the Z axis direction , So that the user can be designed so as to minimize the inconvenience to the user's driving of the lower body supporting robot 100 by allowing a three-degree of freedom of the joint.

이러한 상기 하체 보조로봇(100)의 사용자 하체 관절에 대한 3-자유도 허용은 상기 골반부재(120a, 120b) 및 상기 고관절부(130a, 130b) 연결구조의 구성을 통해 가능하다.The three-degree of freedom of the lower body auxiliary robot 100 with respect to the user's lower body joint is possible through the structure of the connection structure of the pelvis members 120a and 120b and the hip joints 130a and 130b.

우선, 한 쌍의 상기 골반부재(120a, 120b)는 상기 본체부(110)에 장착되어 X축 방향과 평행한 롤축(x') 중심의 회전 자유도를 가지며, 이를 통해, 사용자의 골반영역 또한 X축 방향과 평행한 롤축(x') 중심의 회전 자유도가 허용될 수 있다.First, the pair of pelvis members 120a and 120b are rotatable about the center of the roll axis x 'mounted on the body 110 and parallel to the X-axis direction, A degree of rotational freedom about the center of the roll axis x 'parallel to the axial direction can be tolerated.

구체적으로, 한 쌍의 상기 골반부재(120a, 120b)의 일단은 상기 본체부(110)의 전면 하부에 각각의 롤축(x')을 회전축으로 힌지 결합될 수 있으며, 한 쌍의 상기 골반부재(120a, 120b)의 타단은 사용자의 양측 골반 영역을 감싸도록 사용자의 측면 방향으로 절곡되어 연장될 수 있다.Specifically, one end of each of the pair of the pelvis members 120a and 120b may be hinged to the bottom of the front surface of the main body portion 110 by a rotation axis of each of the roll axes x ' 120a, 120b may be bent and extended in the lateral direction of the user so as to enclose both sides of the user's pelvis area.

따라서, 한 쌍의 상기 골반부재(120a, 120b)의 일단이 힌지 결합된 상기 본체부(110)에 대하여 각각의 롤축(x')을 중심으로 회전 구동될 수 있으며, 이에 따라, 한 쌍의 상기 골반부재(120a, 120b)의 영역에 위치하는 사용자의 양측 골반영역 또한, 한 쌍의 상기 골반부재(120a, 120b)와 동일한 롤축(x'), 즉, X축과 평행한 축 중심의 회전 자유도가 허용될 수 있다.Accordingly, one end of the pair of the pelvis members 120a and 120b can be rotationally driven about the respective roll axes x 'with respect to the hinge-coupled main body portion 110, The both side pelvis areas of the user located in the region of the pelvis members 120a and 120b are also positioned on the same roll axis x 'as the pair of the pelvis members 120a and 120b, Lt; / RTI >

여기서, 한 쌍의 상기 골반부재(120a, 120b)는 각각의 롤축(x') 중심의 회전 자유도를 구비하여, 사용자의 실질적인 보행을 위한 필수적인 요소로서 구동되는 것이 아니라 상기 하체 보조로봇(100)의 구동을 통한 사용자의 보행 보조 중 사용자의 보다 자연스러운 하체 거동을 위해 사용자의 보행 상황에 맞게 움직임이 허용될 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.Here, the pair of pelvis members 120a and 120b have rotational degrees of freedom about the center of each roll axis x ', so that they are not driven as essential elements for the actual walking of the user, The movement can be allowed to conform to the user's walking situation for the user's more natural lower body behavior during the walking assistance of the user through the driving. A detailed description thereof will be described later.

일단이 상기 본체부(110)의 전면 하부에 힌지 결합되고, 타단이 사용자의 측면 방향으로 절곡 및 연장되어 사용자의 골반영역을 감싸는 상기 골반부재(120a, 120b)의 타단에는 상기 고관절부(130a, 130b)가 연결될 수 있으며, 이를 통해, 상기 고관절부(130a, 130b)가 사용자의 고관절 영역에 위치될 수 있다.The other ends of the pelvis members 120a and 120b that surround the pelvis region of the user are folded and extended in the lateral direction of the user so that the hip joints 130a, 130b may be connected to the hip joint 130a, 130b so that the hip joint 130a, 130b can be positioned in the hip region of the user.

여기서, 상기 골반부재(120a, 120b)는 상기 본체부(110)로부터 타단이 사용자의 측면 방향으로 절곡되어 형성되므로 상기 고관절부(130a, 130b)의 일단은 상기 골반부재(120a, 120b)의 타단에서 상기 골반부재(120a, 120b)와 수직하게 장착될 수 있으며, 또는, 상기 골반부재(120a, 120b)의 타단으로부터 지면 방향을 향하도록 장착될 수 있다.The pelvis members 120a and 120b are formed by bending the other end from the main body 110 in the lateral direction of the user so that one end of the hip joints 130a and 130b is connected to the other end of the pelvis members 120a and 120b 120b may be mounted perpendicularly to the pelvis members 120a, 120b or may be mounted so as to face the other end of the pelvis members 120a, 120b toward the ground.

그러나, 상기 골반부재(120a, 120b) 및 상기 고관절부(130a, 130b)의 연결구조는, 상기 골반부재(120a, 120b)가 사용자의 골반영역에 위치하며, 상기 고관절부(130a, 130b)가 사용자의 고관절 영역에 위치한 상태에서 연결된 구조라면 특별히 제한되지 않는다.However, the connection structure of the pelvis members 120a and 120b and the hip joints 130a and 130b is such that the pelvis members 120a and 120b are located in the user's pelvis region and the hip joints 130a and 130b And is not particularly limited as long as it is a connected structure in a state of being located in the hip region of the user.

한 쌍의 상기 고관절부(130a, 130b)는 각각의 상기 골반부재(120a, 120b)에 장착될 수 있으며, 사용자의 X축 방향 보행을 위한 Y축 방향과 평행한 피치축(y') 중심의 회전 자유도를 가질 수 있다.A pair of the hip joints 130a and 130b may be mounted on the respective pelvis members 120a and 120b and may have a center of a pitch axis y 'parallel to the Y- And can have rotational degrees of freedom.

여기서, 상기 고관절부(130a, 130b)의 회전 자유도 및 이를 중심으로 하는 회전 구동은 상기 고관절부(130a, 130b)에 포함되어 상기 하체 보조로봇(100)을 구동하기 위한 구동장치(50a, 50b)에 의해 회전 구동되는 회전 구동부재(135a, 135b)에 의해 구현될 수 있다.Rotational degrees of freedom of the hips 130a and 130b and rotational driving of the hips 130a and 130b are included in the hip joints 130a and 130b to drive the lower body supporting robot 100 The rotation driving members 135a and 135b are rotated by the rotation driving members 135a and 135b.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 별도의 구동장치를 통해 구동되는 고관절부 및 무릎 관절부 각각의 일부를 도시한다.FIG. 2 shows a part of each of the hip joint and the knee joint which is driven through a separate driving device according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2의 (a)를 참조하면, 상기 회전 구동부재(135a, 135b)는 일단이 Y축 방향과 평행한 피치축(y')으로 상기 고관절부(130a, 130b)에 힌지 결합됨으로써 상기 고관절부(130a, 130b)에 포함될 수 있으며, 상기 구동장치(50a, 50b)로부터 구동력을 제공받아 상기 고관절부(130a, 130b)에 대해 피치축(y') 중심의 회전 구동을 구현할 수 있다.Referring to FIGS. 1 and 2 (a), the rotation drive members 135a and 135b are hinged to the hip joints 130a and 130b at one end thereof with a pitch axis y 'parallel to the Y axis direction Can be included in the hip joints 130a and 130b and can be rotationally driven about the pitch axis y 'with respect to the hip joints 130a and 130b by receiving driving force from the driving devices 50a and 50b .

따라서, 상기 고관절부(130a, 130b)는 피치축(y') 중심의 회전 자유도를 가지며, 상기 고관절부(130a, 130b)의 영역에 위치하는 사용자의 고관절 영역의 피치축(y') 중심의 회전 자유도를 허용할 수 있다.Therefore, the hip joints 130a and 130b have a rotational degree of freedom with respect to the center of the pitch axis y ', and the center of the pitch axis y' of the user's hip joint region located in the region of the hip joints 130a and 130b The degree of freedom of rotation can be tolerated.

상기 회전 구동부재(135a, 135b)의 타단에는 사용자의 대퇴영역에 대응되는 대퇴부재(140a, 140b)의 일단이 장착되어 상기 회전 구동부재(135a, 135b)의 회전 구동에 따라 구동될 수 있으며, 상기 대퇴부재(140a, 140b)에 대한 설명은 후술한다.One end of the femoral member 140a or 140b corresponding to the femoral region of the user may be mounted on the other end of the rotation drive member 135a or 135b to be driven according to the rotational drive of the rotation drive member 135a or 135b, The femoral support members 140a and 140b will be described later.

상기 고관절부(130a, 130b)는 상기한 바로, 상기 회전 구동부재(135a, 135b)의 회전 구동을 통해 피치축(y') 중심의 회전 자유도를 가지며, 이는, 롤축(x') 중심의 회전 구동을 통해 상기 본체부(110)에 대해 회전 구동되는 상기 골반부재(120a, 120b)와 구동 특성상 차이가 있다.The hip joints 130a and 130b have a rotational degree of freedom about the center of the pitch axis y 'through the rotational driving of the rotational driving members 135a and 135b, The pelvis members 120a and 120b, which are driven to rotate with respect to the main body 110, are different from each other in driving characteristics.

즉, 상기 골반부재(120a, 120b)는 상기 본체부(110)에 대하여 상기 골반부재(120a, 120b) 자체가 회전 구동됨으로써 상기 하체 보조로봇(100) 및 사용자의 골반 영역에 대한 롤축(x') 중심의 회전 자유도를 허용하는 반면, 상기 골반부재(120a, 120b)에 장착되는 상기 고관절부(130a, 130b)는 상기 고관절부(130a, 130b) 자체가 아닌 상기 회전 구동부재(135a, 135b)의 회전 구동을 통해 상기 하체 보조로봇(100) 및 사용자의 고관절 영역에 대한 피치축(y') 중심의 회전 자유도를 허용할 수 있다.That is, the pelvis members 120a and 120b are rotated by the pelvis members 120a and 120b with respect to the body 110 so that the roll axis x 'relative to the pelvis area of the lower body supporting robot 100 and the user, While the hip joints 130a and 130b mounted on the pelvis members 120a and 120b allow the rotational drive members 135a and 135b to rotate about the hip joints 130a and 130b, The rotational freedom of the center of the pitch axis y 'with respect to the hip joint region of the lower body supporting robot 100 and the user can be allowed through the rotational driving of the lower body supporting robot 100. [

따라서, 상기 골반부재(120a, 120b)는 자체의 롤축(x') 중심의 회전 자유도를 통해 해당 영역(사용자의 골반영역)의 회전 자유도를 허용하는 구성으로 이해될 수 있으며, 상기 고관절부(130a, 130b)는 피치축(y') 중심의 회전 자유도를 통한 상기 회전 구동부재(135a, 135b)의 회전 구동으로 상기 고관절부(130a, 130b)에 대한 상기 대퇴부재(140a, 140b)의 회전각 형성을 통하여 사용자 하체의 피치축(y') 중심의 회전 자유도를 허용하는 구성으로서 이해될 수 있다.Therefore, the pelvis members 120a and 120b can be understood as a structure allowing the degree of freedom of rotation of the corresponding region (the user's pelvis region) through the rotational degree of freedom of the center of the roll axis x ' 130b of the femoral support members 140a, 140b with respect to the hip joints 130a, 130b by rotational drive of the rotation drive members 135a, 135b through rotational degrees of freedom about the center of the pitch axis y ' (Y ') of the user's lower body through the formation of the pitch axis y'.

상기 고관절부(130a, 130b)의 피치축(y') 중심의 회전 자유도를 통한 회전 구동은 상기 하체 보조로봇(100)의 사용자 보행에 대한 직접적인 보행 보조를 구현할 수 있다.Rotation driving through the rotational degrees of freedom of the center of the pitch axis y 'of the hip joints 130a and 130b can provide direct walking assistance to the user's walking of the lower body supporting robot 100.

즉, 상술한 바로, 상기 골반부재(120a, 120b)는 사용자의 보행 사이클 상태에 따라 회전 자유도가 허용되어 사용자의 보다 자연스러운 보행을 구현하게 하는 반면, 상기 고관절부(130a, 130b)는 피치축(y') 중심의 회전 자유도를 통해 사용자 하체의 피치축(y') 관절 자유도를 허용함과 동시에 상기 구동장치(50a, 50b)에 의한 상기 회전 구동부재(135a, 135b)의 동력적 회전 구동으로 상기 대퇴부재(140a, 140b)를 회전시킬 수 있다.That is, as described above, the pelvis members 120a and 120b are allowed to rotate freely according to the state of the user's walking cycle, thereby realizing a more natural gait of the user, while the hip joints 130a and 130b have a pitch axis (y ') joint degree of freedom of the user's lower body through the rotation degree of freedom of the center of rotation of the rotary drive members 135a and 135b and the rotational drive of the rotary drive members 135a and 135b by the drive devices 50a and 50b The femur members 140a and 140b can be rotated.

상기 대퇴부재(140a, 140b)는 사용자의 대퇴영역에 대응되는 구성으로서 상기 고관절부(130a, 130b)에 포함되는 상기 회전 구동부재(135a, 135b)에 일단이 연결되어 상기 회전 구동부재(135a, 135b)의 피치축(y') 중심의 회전 구동에 따라 회전 구동될 수 있다.The femoral support members 140a and 140b are connected to one ends of the rotation driving members 135a and 135b included in the hip joints 130a and 130b to correspond to the femoral region of the user, 135b may be rotationally driven in accordance with rotational driving of the center of the pitch axis y '.

상기 대퇴부재(140a, 140b)의 상기 고관절부(130a, 130b)에 대한 구동은 사용자의 고관절 영역에 대한 대퇴영역의 회전각을 형성할 수 있으며, 이를 통해, 사용자의 보행을 구성할 수 있다.The driving of the femoral members 140a and 140b with respect to the hip joints 130a and 130b can form a rotational angle of the femoral region with respect to the hip region of the user, thereby constituting the user's walking.

즉, 상기 대퇴부재(140a, 140b)의 상기 고관절부(130a, 130b)에 대한 피치축(y') 중심의 회전 구동은 상기 하체 보조로봇(100)의 보행 방향으로의 보행 영역을 확보하게 함으로 상기 하체 보조로봇(100)을 통한 사용자의 보행 보조에 직접적인 관여를 할 수 있다.That is, the rotational driving of the center of the pitch axis y 'of the hip members 140a and 140b relative to the hip joints 130a and 130b secures the walking area of the lower body supporting robot 100 in the walking direction It is possible to directly participate in the walking assistance of the user through the lower body supporting robot 100.

상기 대퇴부재(140a, 140b)의 타단에는 사용자의 무릎 영역에 대응되는 무릎 관절부(150a, 150b)가 연결되어 구동될 수 있으며, 상기 무릎 관절부(150a, 150b)에는 상기 하퇴부재(160a, 160b)의 일단이 연결되어 상기 무릎 관절부(150a, 150b)의 구동에 따라 구동될 수 있다.The knee joint parts 150a and 150b corresponding to the knee area of the user may be connected to the other ends of the femoral parts 140a and 140b and the knee joint parts 150a and 150b may be coupled to the hip parts 160a and 160b. One end of the knee joint 150a and the knee joint 150b may be connected to each other and driven according to the driving of the knee joints 150a and 150b.

상기 무릎 관절부(150a, 150b)는 상기 대퇴부재(140a, 140b)에 타단이 연결되어 상기 대퇴부재(140a, 140b) 및 상기 하퇴부재(160a, 160b) 간의 연결영역을 형성할 수 있으며, 상기 대퇴부재(140a, 140b)에 대하여 구동되어 상기 하퇴부재(160a, 160b)의 구동을 가능하게 할 수 있다.The other ends of the knee joints 150a and 150b may be connected to the femur members 140a and 140b to form a connection region between the femur members 140a and 140b and the hip members 160a and 160b, It is possible to drive the leg members 160a and 160b by being driven with respect to the ashes 140a and 140b.

여기서, 상기 무릎 관절부(150a, 150b)는 상기 고관절부(130a, 130b)를 회전 구동시키는 상기 구동장치(50a, 50b) 또는 상기 구동장치(50a, 50b)와 별도로 구비되는 구동장치(60a, 60b)에 의해 구동될 수 있으며, 상기 고관절부(130a, 130b) 및 상기 무릎 관절부(150a, 150b)가 동일한 구동장치(50a, 50b)를 공유하여 구동되거나 각각의 독립적인 구동장치(50a, 50b, 60a, 60b)를 통해 구동되는지에 따라서 상기 고관절부(130a, 130b)로부터 무릎 관절부(150a, 150b) 간의 골격구조가 상이할 수 있다.Here, the knee joints 150a and 150b include driving devices 50a and 50b for rotating the hips 130a and 130b or driving devices 60a and 60b separately provided from the driving devices 50a and 50b The hips 130a and 130b and the knee joints 150a and 150b may be driven by sharing the same driving devices 50a and 50b or may be driven by respective independent driving devices 50a and 50b, The skeletal structure between the hip joints 130a and 130b and the knee joints 150a and 150b may be different depending on whether the knee joints are driven through the knee joints 60a and 60b.

상기 무릎 관절부(150a, 150b)가 상기 고관절부(130a, 130b)와 독립적인 구동장치(50a, 50b, 60a, 60b)를 통해 구동되도록 상기 하체 보조로봇(100)이 설계된 경우, 상기 고관절부(130a, 130b)는 상기 고관절부(130a, 130b) 영역에 구비되는 상기 구동장치(50a, 50b)의 구동을 통해 구동되어 상기 대퇴부재(140a, 140b)의 상기 고관절부(130a, 130b)에 대한 회전 구동을 가능하게 할 수 있으며(도 2의 (a)), 상기 무릎 관절부(150a, 150b)는 상기 무릎 관절부(150a, 150b) 영역에 구비되는 상기 고관절부(130a, 130b)의 구동을 위한 상기 구동장치(50a, 50b)와는 별도의 구동장치(60a, 60b)를 통해 구동되어 상기 무릎 관절부(150a, 150b)에 대한 상기 하퇴부재(160a, 160b)의 회전 구동을 가능하게 할 수 있다(도 2의 (b)).When the lower body supporting robot 100 is designed such that the knee joints 150a and 150b are driven through the driving devices 50a, 50b, 60a, and 60b independent of the hip joints 130a and 130b, 130a and 130b are driven by the driving devices 50a and 50b provided in the regions of the hip joints 130a and 130b to move the hip joints 130a and 130b of the thigh members 140a and 140b The knee joint portions 150a and 150b are capable of rotating and driving the knee joint portions 150a and 150b of the knee joint portions 150a and 150b It is possible to drive the lower leg members 160a and 160b to rotate with respect to the knee joints 150a and 150b by being driven through driving devices 60a and 60b separate from the driving devices 50a and 50b 2 (b)).

여기서, 상기 무릎 관절부(150a, 150b)는 상기 하퇴부재(160a, 160b)가 장착되며 상기 구동장치(50a, 50b)에 의해 회전 구동되는 회전 구동부재(155a, 155b)를 포함할 수 있으며, 이는, 상기 고관절부(130a, 130b)의 회전 구동부재(135a, 135b)와 기능이 동일하므로 자세한 설명은 생략될 수 있다.The knee joints 150a and 150b may include rotation driving members 155a and 155b mounted with the leg members 160a and 160b and rotationally driven by the driving devices 50a and 50b, And the rotary drive members 135a and 135b of the hip joints 130a and 130b have the same functions as those of the rotary drive members 135a and 135b.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 동일한 구동장치를 공유하여 구동되는 고관절부 및 무릎 관절부 간의 연결관계를 도시한다.FIG. 3 illustrates a connection relationship between a hip joint and a knee joint driven by sharing the same driving device according to an embodiment of the present invention.

상기 무릎 관절부(150')는 상기 고관절부(130')를 구동시키는 상기 구동장치(50')를 통해서도 구동될 수 있다.The knee joint 150 'may also be driven through the driving device 50' that drives the hip joint 130 '.

이 경우, 상기 무릎 관절부(150')는 상기 고관절부(130')를 구동시키는 상기 구동장치(50')를 통해 구동되어야 하므로, 상기 구동장치(50')의 구동력이 상기 무릎 관절부(150')에 전달될 수 있는 골격 구조가 채택되어야 하며, 이는, 상기 대퇴부재(140') 및 상기 고관절부(130')와 상기 무릎 관절부(150')를 연결하는 별도의 링크부재(l)의 복합구동을 통해 가능할 수 있다.In this case, since the knee joint 150 'is driven through the driving device 50' for driving the hinge 130 ', the driving force of the driving device 50' is transmitted to the knee joint 150 ' Which can be transmitted to the knee joint 150 ', which is a composite of the femoral member 140' and the separate link member 1 connecting the hip joint 130 'and the knee joint 150' It may be possible through driving.

예를 들어, 도 3을 참조하면, 상기 고관절부(130') 및 상기 무릎 관절부(150')가 하나의 상기 구동장치(50')를 통해 구동되는 경우, 상기 고관절부(130')는 동일한 회전축으로 독립적으로 회전 구동되는 제1 회전 구동부재(136) 및 제2 회전 구동부재(137)를 포함할 수 있으며, 상기 구동장치(50')는 상기 제1 회전 구동부재(136) 및 상기 제2 회전 구동부재(137)의 회전 구동에 관여하는 각각의 모터(51a', 51b')를 포함할 수 있다.For example, referring to FIG. 3, when the hip joint 130 'and the knee joint 150' are driven through one driving device 50 ', the hip joint 130' The first rotation driving member 136 and the second rotation driving member 137 may include a first rotation driving member 136 and a second rotation driving member 137 that are independently rotatably driven by a rotation shaft, And may include respective motors 51a 'and 51b' involved in rotation driving of the two-rotation driving member 137. [

여기서, 상기 제1 회전 구동부재(136)는 상기 대퇴부재(140')의 일단이 장착될 수 있으며, 상기 구동장치(140')를 통한 상기 제1 회전 구동부재(136)의 회전 구동을 통해 상기 대퇴부재(140')의 상기 고관절부(130')에 대한 회전 구동을 가능하게 할 수 있다.Here, the first rotation driving member 136 may be mounted at one end of the femoral member 140 ', and may be rotated by driving the first rotation driving member 136 through the driving device 140' Thereby enabling rotational driving of the femoral component 140 'relative to the hip joint 130'.

또한, 상기 제2 회전 구동부재(137)는 상기 구동장치(50')로부터 제공되는 구동력이 상기 무릎 관절부(150')로 전달될 수 있도록 타단이 상기 무릎 관절부(150')와 연결되는 상기 링크부재(l)의 일단과 연결될 수 있다.The second rotation driving member 137 is connected to the knee joint 150 'at the other end so that a driving force provided from the driving device 50' can be transmitted to the knee joint 150 ' May be connected to one end of the member (1).

상기 링크부재(l)는 상기 대퇴부재(140')와 나란한 위치에서 상기 제2 회전 구동부재(136) 및 상기 무릎 관절부(150')와 일단 및 타단이 힌지 결합될 수 있으며, 이를 통해, 상기 링크부재(l)는 상기 구동장치(50')를 통한 상기 제2 회전 구동부재(137)의 회전 구동을 통해 상 또는 하 방향을 지향하도록 견인 구동되어, 상기 대퇴부재(140')에 대한 상기 무릎 관절부(150')의 구동, 즉, 상기 대퇴부재(140') 및 상기 하퇴부재(160')의 골격 구조를 통한 상기 무릎 관절부(150')의 회전각을 형성하여 상기 무릎 관절부(150')에 대한 상기 하퇴부재(160')의 회전 구동을 가능하게 할 수 있다.The link member 1 may be hinged to one end and the other end of the link member 1 with the second rotation drive member 136 and the knee joint 150 'at a position parallel to the femoral member 140' The link member 1 is pulled and driven so as to be directed upward or downward through the rotation driving of the second rotation driving member 137 through the driving device 50 ' The rotation angle of the knee joint 150 'is formed by the driving of the knee joint 150', that is, the skeletal structure of the femoral component 140 'and the hip member 160' To rotate the hip member 160 'relative to the base member 160'.

하나의 구동장치(50')에 의해 구동되는 상기 고관절부(130') 및 상기 무릎 관절부(150') 구동의 일 예를 도 3을 통해 간략하게 살펴보면, 상기 제1 회전 구동부재(136)는 상기 구동장치(50')를 통해 사용자의 보행 방향으로 회전 구동될 수 있으며, 이를 통해 상기 대퇴부재(140')는 상기 고관절부(130') 대해 사용자의 보행 방향으로 회전 구동될 수 있다.Referring to FIG. 3, the first rotation driving member 136 may be driven by one driving device 50 ', for example, by driving the hip joint 130' and the knee joint 150 ' The horseshoe member 140 'may be rotationally driven in the walking direction of the user through the driving unit 50', and the horseshoe member 140 'may be rotationally driven in the walking direction of the user with respect to the hips 130'.

이어서, 상기 제2 회전 구동부재(137)는 상기 구동장치(50')를 통해 사용자의 보행 반대 방향으로 회전될 수 있으며, 이를 통해 상기 대퇴부재(140')의 구동을 통해 전방으로 위치 변경된 상기 무릎 관절부(150')를 구동시켜 상기 하퇴부재(160')를 상기 무릎 관절부(150')에 대해 사용자의 보행 반대 방향으로 구동시켜 상기 무릎 관절부(150')를 반대방향으로 회전시킬 수 있다.The second rotation driving member 137 may be rotated in a direction opposite to the user's gait through the driving device 50 'and may be rotated through the driving of the femoral member 140' The knee joint 150 'may be driven to rotate the knee joint 150' in the opposite direction by driving the hip member 160 'in the direction opposite to the user's walking with respect to the knee joint 150'.

이와 같이, 상기 고관절부(130') 및 상기 무릎 관절부(150')는 하나의 구동장치(50')를 통해 동일한 회전축으로 독립적으로 회전 구동되는 상기 제1 회전 구동부재(136) 및 상기 제2 회전 구동부재(137)의 구동과, 이에 따른 상기 대퇴부재(140') 및 상기 링크부재(l)의 복합 구동을 통해 구동될 수 있다.As described above, the hip joint 130 'and the knee joint 150' are connected to the first rotation driving member 136 and the second rotation driving member 136, which are rotationally driven independently by the same rotary shaft through one driving device 50 ' Can be driven through the driving of the rotation driving member 137 and the combined driving of the femoral member 140 'and the link member 1 accordingly.

여기서, 상기 대퇴부재(140') 및 상기 링크부재(l) 각각의 일단은 동일한 회전축으로 회전 구동되는 상기 제1 회전 구동부재(136) 및 상기 제2 회전 구동부재(137)에 연결되고, 각각의 타단은 상기 무릎 관절부(150')에 연결되므로, 상기 대퇴부재(140')의 독립적인 회전 구동만으로도 상기 링크부재(l)는 견인 구동되어 상기 무릎 관절부(150')가 구동될 수 있으며, 또한, 상기 링크부재(l)의 독립적인 회전 구동 만으로도 상기 대퇴부재(140')는 견인 구동되어 상기 무릎 관절부(150')가 구동될 수도 있다.One end of each of the femoral member 140 'and the link member 1 is connected to the first rotation drive member 136 and the second rotation drive member 137 which are rotationally driven by the same rotation axis, The link member 1 can be pulled and driven by the independent rotation of the femoral member 140 'so that the knee joint 150' can be driven, and the knee joint 150 ' Also, the femoral member 140 'may be pulled and driven by the independent rotation of the link member 1 to drive the knee joint 150'.

상술한 바로, 상기 고관절부(130') 및 상기 무릎 관절부(150')가 하나의 상기 구동장치(50')를 통해 구동되거나, 별도의 독립적인 상기 구동장치를 통해 독립적으로 구동되는 것은 상기 링크부재(l)의 유무와 같이 상기 고관절부(130')로부터 상기 무릎 관절부(150')까지의 골격구조 변경을 통해 가능할 수 있다.As described above, since the hip joint 130 'and the knee joint 150' are driven through one driving device 50 'or independently driven by a separate independent driving device, The skeleton structure change from the hip joint 130 'to the knee joint 150' as with the presence of the member 1 can be possible.

상기 고관절부(130')로부터 상기 무릎 관절부(150') 간의 골격구조는 상술한 바와 같이 상기 하체 보조로봇(100)에 구비되는 상기 구동장치(50')의 종류 또는 개수에 따라 상이할 수 있으므로, 이에 대한 더욱 구체적인 설명 및 예시는 생략할 수 있으며, 이하에서는, 본 명세서의 보다 간결한 설명 및 이해를 위해, 도 1 및 도 2에 도시된 바로, 상기 고관절부(130a, 130b) 및 상기 무릎 관절부(150a, 150b)가 각각의 영역에 구비되는 독립적인 상기 구동장치(50a, 50b, 60a, 60b)를 통해 구동되는 것을 일 예로 하여 본 발명에 따른 하체 보조로봇(100)을 설명하기로 한다.The skeleton structure between the hip joint 130 'and the knee joint 150' may be different depending on the type or number of the driving devices 50 'provided in the lower body supporting robot 100 as described above 1 and 2, the haptics 130a and 130b and the knee joints 130a and 130b may be omitted, and a detailed explanation and examples thereof may be omitted. Hereinafter, for the sake of a more concise description and understanding of the present specification, The lower body supporting robot 100 according to the present invention will be described as an example in which the driving mechanisms 150a and 150b are driven through the independent driving devices 50a, 50b, 60a and 60b provided in the respective regions.

상기 하퇴부재(160a, 160b)의 회전 구동은 상기 대퇴부재(140a, 140b)의 타단 및 상기 하퇴부재(160a, 160b)의 일단의 연결 영역을 제공하는 상기 무릎 관절부(150a, 150b)의 회전각을 형성하며, 상기 무릎 관절부(150a, 150b)의 회전각 형성은 상기 하퇴부재(160a, 160b)의 지면 접촉 또는 미접촉 상태에 따라 상기 하체 보조로봇(100)의 입각기 및 유각기 구동에 따른 보행 형태를 완성할 수 있다.The rotational movement of the lower leg members 160a and 160b causes rotation of the knee joints 150a and 150b that provides the other end of the femoral members 140a and 140b and the one end of the lower leg members 160a and 160b, And the angle of rotation of the knee joints 150a and 150b is determined by the angle of rotation of the lower body supporting robot 100 in accordance with the ground contacting or noncontact state of the lower leg members 160a and 160b, You can complete the form.

즉, 상기 하퇴부재(160a, 160b)는 상기 대퇴부재(140a, 140b)를 통해 확보된 상기 하체 보조로봇(100)의 보행 영역 내에서 구동되어 상기 하체 보조로봇(100)의 입각기 또는 유각기 구동을 위한 지면지지 또는 보행 방향의 스윙(swing)동작을 가능하게 하며, 이를 통해 상기 하체 보조로봇(100)의 보행 동작을 완성하게 하는 기능을 수행할 수 있다.That is, the leg members 160a and 160b are driven in the walking region of the lower body supporting robot 100 secured through the femoral members 140a and 140b, It is possible to perform the swing operation in the ground supporting direction or the walking direction for driving and to complete the walking operation of the lower body supporting robot 100 through the swing operation.

여기서, 상기 하퇴부재(160a, 160b)의 하부에는 지면으로부터 상기 하체 보조로봇(100)을 지지하기 위한 발판부재(180a, 180b)가 장착될 수 있다.The foot members 180a and 180b for supporting the lower body supporting robot 100 may be mounted on the lower portions of the lower leg members 160a and 160b from the ground.

상기 발판부재(180a, 180b)는 상기 하체 보조로봇(100)의 하중 지지 및 지면 지지에 따라 지면으로부터 전달될 수 있는 지면반력을 상쇄시키기 위하여 탄성력을 갖는 소재로서 구성될 수 있으며, 또한, 상기 하체 보조로봇(100)의 구동 중 보다 유연한 지면지지 및 자연스러운 보행 구현을 위해 X축 방향과 평행한 롤축(x'), Y축 방향과 평행한 피치축(y'), 및 Z축 방향과 평행한 요(YAW)축 중심에 대한 3-자유도를 갖도록 구성될 수도 있다.The foot members 180a and 180b may be configured as a material having an elastic force so as to cancel the ground reaction force that can be transmitted from the ground according to the load support of the lower body supporting robot 100 and the ground support, A roll axis x 'parallel to the X-axis direction, a pitch axis y' parallel to the Y-axis direction, and a pitch axis y 'parallel to the Z-axis direction for more flexible floor support and natural walking during driving of the auxiliary robot 100 May be configured to have a three-degree of freedom with respect to the yaw axis center.

여기서, 상기 발판부재(180a, 180b)의 3-자유도는 상기 발판부재(180a, 180b)의 상기 하퇴부재(160a, 160b) 하부에 대한 연결구조 또는 상기 발판부재(180a, 180b)의 내부적인 연결구조를 통해서도 구현 가능할 수 있으며, 이는, 상기 하체 보조로봇(100)의 설계시 다양한 형태로 제공될 수 있으므로, 이에 대한 구체적인 설명은 논외로 할 수 있다.The three-degree-of-freedom of the foot members 180a and 180b is determined by the connection structure of the foot members 180a and 180b to the lower parts of the foot members 160a and 160b or the internal connection of the foot members 180a and 180b Structure, which can be provided in various forms when designing the lower body supporting robot 100, so that a detailed description thereof can be omitted.

앞서 설명한 상기 하체 보조로봇(100)은 상기 골반부재(120a, 120b)의 롤축(x') 중심의 회전 자유도 및 상기 고관절부(130a, 130b)의 피치축(y') 중심의 회전 자유도를 통해 사용자에게 보행 방향, 즉, X축 방향의 주행 방향에 대한 롤축(x') 및 피치축(y') 회전 자유도를 허용할 수 있다.The lower body supporting robot 100 described above can determine the rotational degrees of freedom of the center of the roll axis x 'of the pelvis members 120a and 120b and the rotational degrees of freedom of the center of the pitch axis y' of the hip joints 130a and 130b (X ') and the pitch axis (y') with respect to the running direction in the X-axis direction.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 회전이 가능하도록 골반부재(120a, 120b)에 장착된 고관절부(130a, 130b)를 도시한다.FIG. 4 illustrates the hip joints 130a and 130b mounted on the pelvis members 120a and 120b so as to be rotatable according to an embodiment of the present invention.

여기서, 상기 피치축(y') 중심의 회전 자유도로 구동되는 상기 고관절부(130a, 130b)는 피치축(y') 중심의 회전 자유도 뿐만 아니라 Z축 방향과 평행한 요(YAW)축 중심의 회전 자유도 또한 제공할 수 있으며, 이는, 상기 고관절부(130a, 130b)가 상기 골반부재(120a, 120b)에 요축(z') 중심의 회전이 가능하도록 상기 골반부재(120a, 120b)에 장착되는 것으로 구현 가능하다.Here, the hip joints 130a and 130b driven at the center of the pitch axis y 'are not only rotatable about the center of the pitch axis y' but also about the center of the YAW axis parallel to the Z- 120b so that the hip joints 130a and 130b can rotate about the center of the yaw axis z to the pelvis members 120a and 120b, And the like.

상기 골반부재(120a, 120b)에 대한 상기 고관절부(130a, 130b)의 회전은 사용자에 대한 상기 하체 보조로봇(100)의 구동을 통한 직접적인 구현이 아니라, 상기 하체 보조로봇(100)의 지면지지 또는 상기 하체 보조로봇(100)을 착용하는 사용자 하체의 자체적인 회전 자유도에 대한 회전 의지에 따라서만 구현 가능할 수 있으며, 이를 통해, 상기 하체 보조로봇(100)을 착용하는 사용자의 지면지지에 따른 하체의 Z축 방향과 평행한 요축(z') 중심의 내회전 및 외회전에 대한 자유도를 제공하여 상기 하체 보조로봇(100)을 착용하는 사용자에게 상기 하체 보조로봇의 구동에 대한 불편함과 통증을 완화할 수 있다.The rotation of the hip joints 130a and 130b with respect to the pelvis members 120a and 120b is not directly realized by driving the lower body supporting robot 100 to the user, Alternatively, the lower body supporting robot 100 may be implemented only in accordance with its own rotational degree of freedom with respect to the rotational degree of freedom of the lower body of the user wearing the lower body supporting robot 100, (Z ') parallel to the Z-axis direction of the lower body supporting robot 100 to reduce the inconvenience and pain of driving the lower body supporting robot 100 to the user wearing the lower body supporting robot 100 .

앞서 설명한 본 발명에 따른 하체 보조로봇(100)은 피치축(y') 중심의 회전 자유도를 갖는 상기 고관절부(130a, 130b) 및 상기 무릎 관절부(150a, 150b)의 피치축(y')중심의 구동을 통해 사용자의 보행 방향으로의 보행 보조를 가능하게 할 수 있다.The lower body subordinate robot 100 according to the present invention has the center of the pitch axis y 'of the hip joints 130a and 130b and the knee joints 150a and 150b having a rotational degree of freedom about the pitch axis y' It is possible to assist the user in walking in the walking direction.

또한, 상기 고관절부(130a, 130b)는 상기 피치축(y') 중심의 회전 자유도와 함께 요축(z') 중심의 회전 자유도를 사용자에게 허용하며, 상기 골반부재(120a, 120b)는 롤축(x') 중심의 회전 자유도를 사용자에게 허용하므로, 상기 하체 보조로봇(100)은 사용자 하체에 3-자유도(고관절 영역의 피치축(y') 및 요축(z') 중심의 각각의 일 자유도, 골반 영역의 롤축(x') 중심의 일 자유도)를 허용할 수 있다.The hip joints 130a and 130b allow the user to rotate about the axis y 'and the center of the yaw axis z', and the pelvis members 120a and 120b are rotatable about the roll axis since the lower body supporting robot 100 allows the lower body of the user to have a three-degree of freedom (the degrees of freedom of each of the pitch axis y 'and the yaw axis z' in the hip joint region) Degree of freedom of the center of the roll axis (x ') of the pelvic region).

이러한, 상기 하체 보조로봇(100)의 사용자 하체에 대한 3-자유도 회전의 허용은 하체의 기능을 완전히 상실하지 않고 일부 기능 또는 근력이 남아있는 사용자에 장착되어 관절 자유도에 대한 사용자의 하체 거동 의도를 반영하면서도 보행 방향으로의 보행 보조를 가능하게 할 수 있으며, 하체의 기능이 완전히 상실된 사용자에게 장착되어서도 정상인의 하체 거동에 따라 수반되는 관절의 자유도를 최대한 모방 가능하므로 보다 자연스러운 사용자의 보행 거동을 가능하게 할 수 있다.The allowable three-degree-of-freedom rotation of the lower body sub-robot 100 with respect to the user's lower body is provided to a user having some function or muscle strength without completely losing the lower body function, It is possible to provide walking assistance in the walking direction while allowing the wearer to perform the gait behavior more naturally since the flexibility of the joint accompanying the lower body behavior of the normal person can be maximally imitated even when the lower body function is completely lost. .

상기 하체 보조로봇(100)을 장착하는 사용자는 하체 근력의 저하 또는 상실로 인해 보행을 목적으로 하는 하체의 근력을 상기 하체 보조로봇(100)으로부터 제공 받을 수 있다.The user who mounts the lower body supporting robot 100 can be provided with the strength of the lower body for the purpose of walking due to the lowering or loss of the lower body muscle strength from the lower body supporting robot 100.

그러나, 하체 근력이 저하되거나 상실된 상기 하체 보조로봇(100)의 사용자는 보행 방향으로의 관절 회전에 대한 근력 외에도 정상적인 보행 거동을 위해 필수적으로 수반되어야 하는 하체의 기능, 예를 들어, 보행 중 양 하지의 외전에 대한 기능의 이상을 나타낼 수 있다.However, the user of the lower body supporting robot 100 in which the lower body muscle strength is lowered or lost has a function of the lower body that must be accompanied by essential for the normal gait behavior in addition to the muscle force for joint rotation in the walking direction, for example, It is possible to show an abnormality of the function of abduction of the abduction.

도 5는 사용자의 외전근 저하에 따른 트렌델렌버그 보행 및 정상적인 보행을 도시한다.FIG. 5 shows the walking of the Trandelane burg and the normal walking according to the lowering of the abduction of the user.

특히, 정상인의 하체는 보행시 골반의 장골능(腸骨稜, iliac crest)에서 시작해서 대퇴골의 대전자(큰 돌기)에 걸쳐 형성된 중둔근(中臀筋, Musculus glutaeus medius)을 통해 유각기 및 입각기를 번갈아 수행하는 양 하지를 중심으로부터 서로 멀어지게 회전하는 운동(외전)을 병행하여 골반의 정상적인 신체 하중의 지지를 구현(도 5의 (b))할 수 있으나, 하체 근력이 저하되거나 상실된 사용자는 중둔근의 약화로 양 하지가 중심 방향으로 가까워지는 운동(내전)이 발생되어 유각기 중인 하지의 골반이 중력 방향으로 내려가는 트렌델렌버그 보행(Trendelenburg gait) 현상(도 5의 (a))을 나타낼 수 있다.In particular, the lower body of a normal person starts from the iliac crest of the pelvic girdle during gait, and then through the mullus muscle (Musculus glutaeus medius) (Fig. 5 (b)). However, when the lower limb muscle strength is lowered or lost, the lower limb is lowered or the lower limb is lowered (Weakening of the gluteus maximus), a motion (adduction) in which the legs approach to the center direction is generated, and the trendelenburg gait phenomenon (Fig. 5 have.

이러한, 트렌델렌버그 보행은 사용자의 요축, 천장관절, 고관절과 무릎 구조에 과부하의 발생을 유발하며, 사용자 하체 관절이 과도하게 마모되는 원인이 될 수 있으므로, 상기 하체 보조로봇(100)이 상기한 바와 같은 사용자의 트렌델렌버그 보행의 방지를 고려하지 않고 설계된다면, 하체의 근력 보조를 필요로 하는 사용자의 더욱 심각한 하체 장애를 유발할 수 있다.Such a transverse bending of the treads causes an overload to occur in the yaw axis, the ceiling joint, the hip joint, and the knee structure of the user, which may cause the user's lower joint to be excessively worn. If the user is designed without taking into account the prevention of the tremolenbug walking, it may cause a more serious lower limb disability of the user who needs muscle strength assistance of the lower body.

그러나, 상기 하체 보조로봇(100)은 구성부품이 많고 금속 재료가 많이 사용되므로 그 자체의 하중이 존재하고, 이러한 상기 하체 보조로봇(100)의 하중과 골반부재의 구조에 의하여 유각기 동작중인 사용자 하지의 내전 현상을 심화하여 상기한 트렌델렌버그 보행과 같은 이상 보행을 유발 또는 악화시킬 수 있다.However, since the lower body supporting robot 100 has a large number of component parts and a large amount of metal materials are used, a load of the robot body itself exists, and the load of the lower body supporting robot 100 and the user It is possible to induce or exacerbate the abnormal walking such as the above-mentioned Trandelane burg.

구체적으로, 한 쌍의 상기 골반부재(120a, 120b)는 사용자의 골반 영역을 감싸기 위해 각각의 상기 본체부(110)에 대한 힌지 결합축인 각각의 롤축으로부터 사용자의 골반 영역을 감싸도록 연장되고, 한 쌍의 상기 골반부재(120a, 120b) 각각으로부터 골격구조를 형성하는 상기 골반부재(130a, 130b) 내지 상기 하퇴부재(160a, 160b)를 구성하는 구성요소들의 무게는 유각기 중인 롤축에 대하여 내전 현상이 발생되도록 회전 토크가 발생될 수 있다.Specifically, the pair of pelvis members 120a and 120b are extended to wrap the user's pelvic region from the respective roll axes, which are the hinge coupling axes for the respective body portions 110, to wrap the pelvis region of the user, The weight of the components constituting the pelvis members 130a and 130b to the hip members 160a and 160b forming the skeletal structure from each of the pair of the pelvis members 120a and 120b is the weight A rotational torque may be generated so that the phenomenon occurs.

따라서, 상기 하체 보조로봇(100)의 구동 시, 유각기 중인 사용자 하지에 대응되는 상기 골반부재(120a, 120b)는 상기 골반부재(120a, 120b)에 연결된 상기 고관절부(130a, 130b) 이하의 모든 골격구조를 상기 본체부(110) 상의 롤축을 통해 지지해야 하므로, 상기한 바와 같이 외측으로 치중된 골격 구조의 무게로 인해 롤축을 중심으로 한 쌍의 상기 골반부재(120a, 120b) 간의 중심 방향으로 내전될 수 있다.Therefore, when the lower body supporting robot 100 is driven, the pelvis members 120a and 120b corresponding to the user's lower limbs during the swinging period are connected to the hip joints 130a and 130b, which are connected to the pelvis members 120a and 120b, All of the skeletal structures must be supported through the roll axles on the main body 110. As a result, due to the weight of the skeleton structure that is outwardly centered as described above, centering between the pair of pelvis members 120a and 120b about the roll axis .

여기서, 일반적으로 상기 하체 보조로봇(100)을 착용하는 사용자의 유각기 중인 하지는 저하된 근력으로 인해 내전되는 상기 골반부재(120a, 120b)의 하중을 지지하지 못하므로 상기 골반부재(120a, 120b)의 내전에 의한 회전 토크가 발생될 수 있다.In general, since the user who wears the lower body supporting robot 100 does not support the loads of the pelvis members 120a and 120b that are adduced by the lowered muscular force, the pelvis members 120a and 120b are not in contact with each other, A rotation torque due to an internal breakdown of the motor can be generated.

따라서, 상기 하체 보조로봇(100)은 유각기 중인 사용자 하지에 대응되는 상기 골반부재(120a, 120b)의 내전을 유발하는 회전토크를 억지하기 위한 지지력 또는 지지토크의 보상이 필요하다.Therefore, the lower body subordinate robot 100 needs to compensate for the supporting force or the supporting torque for suppressing the rotation torque that causes the internal resistance of the pelvis members 120a, 120b corresponding to the user's lower limb during the swinging period.

또한, 상기 하체 보조로봇(100)은 상술한 바와 같이 상기 골반부재(120a, 120b)로부터 형성되는 골격구조의 하중으로 인해 발생되는 상기 골반부재(120a, 120b)의 내전을 방지하기 위한 목적 외에도, 중둔근과 같은 하체 근육의 저하로 외전 기능이 저하된 사용자의 하체에 사용자의 신체 및 상기 하체 보조로봇(100)의 하중에 따른 내전을 방지하기 위한 외전력을 보조하여 상기 트렌델렌버그 보행을 근본적으로 방지하기 위한 목적으로도 상기 하체 보조로봇(100)은 상기 골반부재(120a, 120b)의 내전이 방지되도록 설계되는 것이 타당하다.In addition to the purpose of preventing the internal resistance of the pelvis members 120a and 120b caused by the load of the framework structure formed from the pelvis members 120a and 120b as described above, Assisted by the user's body and the external electric power for preventing the internal resistance due to the load of the lower body supporting robot 100 to the lower body of the user whose abduction function has been lowered due to the lowering of the lower body muscles such as the sternum muscle, It is appropriate that the lower body supporting robot 100 is designed to prevent the internal resistance of the pelvis members 120a and 120b.

따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 하체 보조로봇(100)은 앞서 설명한 바와 같이 사용자 하체 관절의 피치축(y'), 롤축(x'), 요축(z') 중심에 대한 3-자유도를 허용함과 동시에, 상기 하체 보조로봇(100)의 한 쌍의 상기 골반부재(120a, 120b)의 내전을 방지하기 위해 상기 내전 방지수단(170)을 포함할 수 있다.Therefore, the lower body subordinate robot 100 according to the embodiment of the present invention is configured to have a three-degree-of-freedom with respect to the center of the pitch axis y ', the roll axis x' and the yaw axis z ' And may further include the abduction prevention means 170 to prevent the pair of pelvis members 120a and 120b of the lower body subordinate robot 100 from being subjected to internal combustion.

도 6은 내전 방지유닛을 포함하지 않는 하체 보조로봇 및 본 발명의 일실시예에 따라 내전 방지유닛을 포함하는 하체 보조로봇 각각의 일부 영역을 도시한다.Fig. 6 shows a partial area of each of the lower body supporting robot without the anti-adherence unit and the lower body supporting robot including the anti-adverse unit according to the embodiment of the present invention.

본 발명의 일실시예에 따라 내전 방지유닛(170)을 포함하는 상기 하체 보조로봇(100)에 대해 살펴보기에 앞서, 도 6의 (a)를 참조하여, 상기 내전 방지유닛(170)을 포함하지 않는 상기 하체 보조로봇(100)에 대해 검토한다.6 (a), before the lower body supporting robot 100 including the abduction preventing unit 170 according to an embodiment of the present invention is described, the abduction preventing unit 170 is included The lower body subordinate robot 100 which is not in contact with the lower body.

도 6의 (a)를 참조하면, 상기 내전 방지유닛(170)을 포함하지 않는 상기 하체 보조로봇(100)은 전술한 바와 같이, 상기 본체부(110)에 각각의 롤축으로 힌지 결합된 한 쌍의 상기 골반부재(120a, 120b)를 통하여 롤축 중심의 회전 자유도를 가질 수 있다.6A, the lower body supporting robot 100 not including the anti-adduction unit 170 includes a main body 110 and a pair of hinge-coupled hinge- The pivot members 120a and 120b of the pivot member 120 can be rotated about the center of the roll axis.

여기서, 상기 골반부재(120a, 120b)의 역할은, 상기 하체 보조로봇(100)을 통해 거동을 보조받는 사용자에게 골반영역의 롤축 중심의 외전 및 내전에 대한 자유도를 허용하는데 있으나, 한 쌍의 상기 골반부재(120a, 120b)는 각각으로부터 골격구조를 형성할 수 있는 상기 고관절부(130a, 130b), 상기 대퇴부재(140a, 140b), 상기 무릎 관절부(150a, 150b) 및 하퇴부재(160a, 160b) 등의 상기 본체부(110)에 대한 구동의 중심축으로서 작용할 수 있다.Herein, the pelvis members 120a and 120b allow the user who is assisted by the lower body supporting robot 100 to have a degree of freedom with respect to abduction and adduction at the center of the roll axis of the pelvis region, Each of the pelvis members 120a and 120b includes the hip joints 130a and 130b, the femur members 140a and 140b, the knee joints 150a and 150b, and the hip joint members 160a and 160b And the like, as the central axis of the drive to the main body 110. [

구체적으로, 유각기 중인 사용자 하지에 대응되는 상기 골반부재(120b)는 유각기에 따라 스윙(swing)동작을 취하거나 지면으로부터 이격되어 지면을 지지하지 않는 하지의 하중을 상기 본체부(110)로부터 지지해야 하며, 입각기 중인 사용자 하지에 대응되는 상기 골반부재(120a)는 입각기 중인 하지의 지면 지지에 따라 전달될 수 있는 지면반력과 사용자의 신체 및 상기 하체 보조로봇(100)의 하중을 지지해야 한다.Specifically, the pelvis member 120b corresponding to the user's lower limb during the swinging period performs a swing operation according to the swinging period or a load from the main body 110, which is separated from the ground and does not support the ground, And the pelvis 120a corresponding to the user's lower limbs during the erection is supported by the ground reaction force which can be transmitted according to the ground support of the lower limb during the erection and the load of the user's body and the lower body supporting robot 100 Should be.

그러나, 유각기 중인 사용자의 하지에 대응되는 상기 골반부재(120b)는 상기 골반부재(120b)와 골격관계를 형성하는 상기 고관절부(130b) 내지 상기 하퇴부재(160b)의 무게를 상기 본체부(110)로부터 지지하면서, 상기 본체부(110) 상에 힌지 축으로 작용하는 롤축으로부터 외측으로 치중된 하중으로 인해 한 쌍의 상기 골반부재(120a, 120b)간의 중심 방향으로 내전 토크가 발생될 수 있다.However, the pelvis member 120b corresponding to the lower limb of the user during the swinging period is configured so that the weight of the hip joint 130b to the hip member 160b forming the skeletal relationship with the pelvis member 120b is reduced 110, an adiabatic torque can be generated in the center direction between the pair of pelvis members 120a, 120b due to the load concentrated on the outside from the roll axis acting as the hinge axis on the body portion 110 .

따라서, 본 발명에 따른 하체 보조로봇(100)은 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 한 쌍의 상기 골반부재(120a, 120b)간을 연결하여, 한 쌍의 상기 골반부재(120a, 120b)가 상호 외전을 지향하도록 하는 상기 내전 방지유닛(170)을 포함할 수 있다.6 (b), the lower body supporting robot 100 according to the present invention connects a pair of the pelvis members 120a and 120b so that a pair of the pelvis members 120a and 120b May direct the abduction abduction.

상기 내전 방지유닛(170)은 한 쌍의 상기 골반부재(120a, 120b)를 연결하며, 상기 골반부재(120a, 120b)의 롤축(x') 중심의 내측 방향으로의 회전 동작인 내전 토크에 대한 복원력 또는 복원 토크를 발생시킬 수 있다.The abduction prevention unit 170 connects the pair of pelvis members 120a and 120b to each other so as to rotate the pivot members 120a and 120b in the inward direction about the center of the roll axis x ' A restoring force or a restoring torque can be generated.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 내전 방지유닛(170)의 압축에 대한 반발을 도시한다.FIG. 7 illustrates the repulsion for compression of the anti-adduction unit 170 according to an embodiment of the present invention.

구체적으로, 상기 내전방지 유닛(170)은 한 쌍의 상기 골반부재(120a, 120b)의 내전에 반발력을 통한 외전력을 한 쌍의 상기 골반부재(120a, 120b)에 전달함으로써 한 쌍의 상기 골반부재(120a, 120b)의 내전을 방지할 수 있는 구성이라면, 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어, 탄성력을 통해 한 쌍의 상기 골반부재(120a, 120b) 간의 반발력을 유발시켜 한 쌍의 상기 골반부재(120a, 120b)가 상호 외전을 지향하도록 하는 탄성부재를 들 수 있으며, 바람직하게는, 가스 스프링(170) 형태로서 제공될 수 있다.Specifically, the adiabatic prevention unit 170 transmits external power through a repulsive force to a pair of the pelvis members 120a and 120b by applying a restoring force to the internal resistance of the pair of the pelvis members 120a and 120b, The pelvis members 120a and 120b are not particularly limited as long as they can prevent the internal resistance of the members 120a and 120b. For example, (120a, 120b) may be provided in the form of a gas spring (170).

상기 가스 스프링(170)은, 예를 들어, 일단측이 폐색되고 타단측이 개구되는 실린더(171) 및 상기 실린더(171)의 개구를 통해 상기 실린더(171) 내부를 왕복 운동하는 로드(172)를 포함할 수 있으며, 상기 가스 스프링(170)의 양단, 즉, 상기 실린더(171)의 폐색단 및 상기 로드(172)의 상기 실린더(171)로부터 돌출된 가장 끝단은 각각의 상기 골반부재(120a, 120b)와 힌지 결합되어 한 쌍의 골반부재(120a, 120b)를 상호 연결할 수 있다.The gas spring 170 includes a cylinder 171 having one end closed and the other end opened and a rod 172 reciprocating inside the cylinder 171 through the opening of the cylinder 171. [ And both ends of the gas spring 170, that is, the closed end of the cylinder 171 and the end protruding from the cylinder 171 of the rod 172 are connected to the respective pelvis members 120a 120b so as to interconnect the pair of pelvis members 120a, 120b.

상기 가스 스프링(170)은 양단을 통해 한 쌍의 상기 골반부재(120a, 120b)를 연결하므로, 한 쌍의 상기 골반부재(120a, 120b) 중 적어도 하나가 내전될 경우, 상기 로드(172)가 상기 실린더(171) 내부로 삽입되어 상기 실린더(171) 내부의 기체가 압축되고, 기체의 압축에 따른 반발로 상기 실린더(171) 내부로부터 돌출되는 상기 로드(172)를 통해 한 쌍의 상기 골반부재(120a, 120b)에 외전력 또는 외전토크를 발생시켜 한 쌍의 상기 골반부재(120a, 120b)의 내전을 방지 또는 완화할 수 있다.The gas spring 170 connects the pair of pelvis members 120a and 120b through both ends so that when at least one of the pair of pelvis members 120a and 120b is subjected to an internal force, The gas inside the cylinder 171 is inserted into the cylinder 171 so that the gas inside the cylinder 171 is compressed and the piston 172 protruding from the inside of the cylinder 171 is repelled by the compression of the gas, It is possible to prevent or mitigate the internal resistance of the pair of pelvis members 120a and 120b by generating external electric or external electric charges in the pair of pelvis members 120a and 120b.

이하에서는, 상기 내전 방지유닛(170)이 상기 가스 스프링(170) 형태로서 제공되는 것을 예로 하여 본 발명에 따른 하체 보조로봇(100)을 설명할 수 있으며, 상술한 바로 상기 내전 방지유닛(170)은 한 쌍의 상기 골반부재(120a, 120b)의 상호 외전 지향을 보조할 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않는 바, 이하에서 언급될 상기 가스 스프링(170) 외에 다른 방식의 상기 내전 방지유닛(170)의 상기 하체 보조에 대한 적용도 가능하다는 것을 이해해야 할 것이다.Hereinafter, the lower body supporting robot 100 according to the present invention can be described as an example in which the anti-adduction unit 170 is provided in the form of the gas spring 170. In the above-described anti-adduction unit 170, Is not particularly limited as long as it is capable of assisting mutual abduction of the pair of pelvis members 120a and 120b. In addition to the gas spring 170 mentioned below, It will be appreciated that the application to the lower body assistance is also possible.

상기 가스 스프링(170)은 전술한 바와 같이, 상기 고관절부(130a, 130b)와 같이 구동장치(50a, 50b)에 의해 능동적으로 구동되는 것이 아니라, 상기 하체 보조로봇(100)이 사용자의 보행을 보조함에 따른 사용자의 유각기 또는 입각기 보행에 따라 상기 골반부재 등의 회전 자유도에 따른 내전 동작을 복원 또는 보상하기 위한 복원력을 제공할 수 있다.The gas spring 170 is not actively driven by the driving devices 50a and 50b like the hip joints 130a and 130b as described above, It is possible to provide a restoring force for restoring or compensating for an abduction action according to the degree of freedom of rotation of the pelvis member or the like in accordance with the user's erecting or stance gait according to the auxiliary box.

이러한, 상기 가스 스프링(170)의 복원력 제공은 한 쌍의 상기 골반부재(120a, 120b) 각각이 상기 가스 스프링(170)의 양단과 보상 토크가 발생 가능하게 결합되는 방식으로 제공될 수 있다.Such a restoring force of the gas spring 170 may be provided in such a manner that each of the pair of the pelvis members 120a and 120b is capable of generating a compensating torque with both ends of the gas spring 170. [

상기 가스 스프링(170)은 상기 골반부재(120a, 120b)의 내전을 통한 상기 실린더(171) 내부의 기체 압축을 통해 이에 따른 반발력을 발생시켜 상기 골반부재(120a, 120b)의 내전 토크에 대한 복원력 또는 복원 토크를 발생시키므로 상기 골반부재(120a, 120b)의 내전 지향 특성을 외전 지향 특성으로 변환시킬 수 있다.The gas spring 170 generates a repulsive force through the gas compression in the cylinder 171 through the internal resistance of the pelvis members 120a and 120b to restore the restoring force against the internal torque of the pelvis members 120a and 120b Or restoration torque of the pelvis members 120a and 120b, so that the adiative bending characteristic of the pelvis members 120a and 120b can be converted into the abduction bending characteristic.

즉, 상기 가스 스프링(170)은 유각기 또는 입각기 중인 사용자 다리의 골반 영역에 대응되는 상기 골반부재(120a, 120b)의 내전에 따른 회전 구동을 상쇄시키는 상기 복원력을 발생시킬 수 있으며, 이를 통해, 상기 골반부재(120a, 120b)의 내전 지향 특성은 외전 지향 특성으로 변환될 수 있다.That is, the gas spring 170 can generate the restoring force that cancels the rotational driving due to the internal overrun of the pelvis members 120a and 120b corresponding to the pelvis region of the user's leg during the erecting period or the erecting period. , The adduction directivity characteristic of the pelvis members 120a and 120b can be converted into the abduction directivity characteristic.

이와 같이, 상기 가스 스프링(170)은 상기 하체 보조로봇(100)의 구동 중 일반적으로 나타날 수 있는 상기 골반부재(120a, 120b)의 내전 현상을 통해 자연스럽게 내전 토크에 대한 복원력 또는 복원 토크를 발생시키므로, 별도의 구동장치가 필요 없이 수동적 구동이 가능하며, 상기 하체 보조로봇(100)의 구동 중 효율의 저하로 이어질 수 있는 구동요소를 통해 자연스럽게 구동 효율을 증가시킬 수 있으므로 상기 하체 보조로봇(100)의 효율성을 향상시킬 수 있다.As described above, the gas spring 170 naturally generates a restoring force or a restoring torque for the abduction torque through the adiabatic phenomenon of the pelvis members 120a and 120b, which may generally appear during driving of the lower body supporting robot 100 Since the driving efficiency can be naturally increased through the driving element which can lead to a decrease in efficiency during driving of the lower body supporting robot 100, the lower body supporting robot 100 can be operated manually without requiring a separate driving device, Can be improved.

여기서, 상기 가스 스프링(170)의 내부 기체의 압축에 따른 반발력은, 상기 실린더(171) 내부에서 피스톤 운동할 수 있는 상기 로드(172)의 삽입 및 돌출에 따른 선형적인 운동을 발생시키는데, 양단을 통해 한 쌍의 상기 골반부재(120a, 120b)와의 힌지 결합을 형성하는 상기 가스 스프링(170)의 선형적인 운동 발생은 상기 본체부(110)에 각각의 상기 롤축(x')을 회전축으로 힌지 결합된 한 쌍의 상기 골반부재(120a, 120b)의 외전에 대한 회전 운동으로 변환될 수 있다.The repulsive force generated by the compression of the inner gas of the gas spring 170 generates a linear movement in accordance with the insertion and protrusion of the rod 172 capable of piston motion in the cylinder 171, The linear movement of the gas spring 170 that forms the hinge connection with the pair of pelvis members 120a and 120b through the hinge joints 120a and 120b is performed by hinging the respective roll axes x ' The pelvis members 120a and 120b can be converted into rotational motion for abduction of the pair of pelvis members 120a and 120b.

또한, 상기 가스 스프링(170)을 통한 한 쌍의 상기 골반부재(120a, 120b)의 연결은 한 쌍의 상기 골반부재(120a, 120b)의 외전되는 정도를 조절하여 한 쌍의 상기 골반부재(120a, 120b)가 적절한 각도 범위 내에서 구동되도록 할 수 있다.The connection of the pair of pelvis members 120a and 120b through the gas spring 170 may be controlled by adjusting the degree of abduction of the pair of pelvis members 120a and 120b, , 120b can be driven within an appropriate angle range.

즉, 상기 가스 스프링(170)은 상기 로드(172)의 삽입 및 돌출에 따른 길이 범위를 가지므로, 한 쌍의 상기 골반부재(120a, 120b)는, 어느 하나의 골반부재의 내전에 대한 상기 실린더(171) 내부의 기체 압축에 따른 반발로 인해 상기 로드(172)가 돌출될 수 있는 길이와 대응되는 회전각도 만큼 회전 구동될 수 있으므로, 나머지 골반부재의 과도한 외전을 방지하는 효과를 얻을 수 있다.That is, since the gas spring 170 has a length range corresponding to the insertion and protrusion of the rod 172, the pair of the pelvis members 120a and 120b can be formed in the shape of a cylinder, The rod 172 can be driven to rotate by a rotation angle corresponding to a length at which the rod 172 can protrude due to the repulsion due to the gas compression inside the rod 171, thereby preventing excessive abduction of the remaining pelvis members.

따라서, 상기 가스 스프링(170)을 통한 한 쌍의 상기 골반부재(120a, 120b)의 연결 및 이를 통한 한 쌍의 상기 골반부재(120a, 120b) 중 어느 하나의 내전에 대한 한 쌍의 상기 골반부재의 복원력은 상기 골반부재의 내전을 효과적으로 방지할 수 있으며, 또한, 연결된 타측 골반부재가 과도하게 외전되는 것을 방지하여 상기 하체 보조로봇(100)의 안정적이고 자연스러운 사용자의 보행 보조를 가능하게 할 수 있다.Therefore, the pair of pelvis members 120a and 120b for the internal resistance of one of the pair of pelvis members 120a and 120b through the connection of the pair of pelvis members 120a and 120b through the gas spring 170, The restoring force of the lower body supporting robot 100 can effectively prevent the abduction of the pelvis member and prevent the other pelvis members connected to the lower body from being excessively abducted to enable stable and natural walking assistance of the lower body supporting robot 100 .

만약, 한 쌍의 상기 골반부재(120a, 120b)가 하나의 상기 가스 스프링(170)를 통해 상호 연결되어 동시에 외전을 지지받는 구조가 아니라, 각각의 영역에 구비되는 상기 가스 스프링(170), 혹은, 상기 가스 스프링(170) 외에 다른 종류의 상기 내전 방지유닛(170)을 통해 외전을 지지받는 구조라면, 한 쌍의 상기 골반부재(120a, 120b) 각각은 상호작용 없이 과도하게 외전 보조 토크가 발생되어 자연스러운 보행 자체가 불가능할 수 있다.If the pelvis members 120a and 120b are connected to each other through the one gas spring 170 and are not supported at the same time, the gas spring 170, If the abutment is supported through the other kind of the anti-adduction unit 170 in addition to the gas spring 170, each of the pair of the pelvis members 120a and 120b may have excessive abduction assist torque Natural walking can be impossible.

따라서, 상기 내전 방지유닛(170)에 의하여 상호 연결된 한 쌍의 상기 골반부재(120a, 120b)의 견고한 내전 방지는 상기 골반부재(120a, 120b)에 장착되는 상기 고관절부(130a, 130b)의 안정적인 구동을 가능하게 할 수 있다.Therefore, it is possible to prevent a strong internalization of a pair of the pelvis members 120a and 120b mutually connected by the internal-strength-preventive unit 170 by preventing the internal parts of the hip joints 130a and 130b, which are mounted on the pelvis members 120a and 120b, It is possible to drive.

더 나아가, 한 쌍의 상기 골반부재(120a, 120b)를 통해 안정적으로 지지된 한 쌍의 상기 고관절부(130a, 130b)의 회전 구동은 한 쌍의 상기 고관절부(130a, 130b)와 연결된 한 쌍의 상기 대퇴부재(140a, 140b) 뿐만 아니라, 이와 연결관계를 형성하는 상기 무릎 관절부(150a, 150b), 상기 하퇴부재(160a, 160b) 및 상기 발판부재(180a, 180b)의 안정적인 구동을 가능하게 함은 당연하다.Further, the rotational driving of the pair of hips 130a and 130b stably supported through the pair of the pelvis members 120a and 120b is performed by a pair of the hips 130a and 130b connected to the pair of hips 130a and 130b The leg members 160a and 160b and the foot members 180a and 180b can be stably driven as well as the femoral members 140a and 140b of the knee joints 150a and 150b and the knee joints 150a and 150b, It is natural.

앞서 설명한 본 발명에 따른 하체 보조로봇(100)은 사용자 하체 관절의 기본적인 자유도를 적절히 허용함으로써 상기 하체 보조로봇(100)의 구동에 대한 사용자의 불편함을 해소함과 동시에, 사용자의 보행을 효과적으로 보조할 수 있다.The lower body subordinate robot 100 according to the present invention as described above appropriately grasps the basic degree of freedom of the user's lower body joint, thereby eliminating the user's inconvenience in driving the lower body subordinate robot 100, .

또한, 상기 하체 보조로봇(100)은 상기한 자유도 구성을 포함함과 동시에, 상기 하체 보조로봇(100)의 자유도 구성, 보다 구체적으로, 상기 골반부재(120a, 122b)의 롤축 중심의 회전 자유도와는 상충관계일 수 있는 상기 골반부재(120a, 102b)의 내전 방지 기능을 제공함으로써, 사용자에 대한 상기 하체 보조로봇(100)의 더욱 안정적이며 자연스러운 보행 보조를 가능하게 할 수 있다.The lower body subordinate robot 100 includes the above-described degree of freedom configuration and is configured to include the degree of freedom configuration of the lower body subordinate robot 100, more specifically, the rotation of the center of the roll axis of the pelvis members 120a and 122b It is possible to provide a more stable and natural walking assist of the lower body supporting robot 100 with respect to the user by providing an anti-seizure function of the pelvis members 120a and 102b which may be in conflict with the degree of freedom.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.

100 : 하체 보조로봇 110 : 본체부
120a, 120b : 골반부재 130a, 130b : 고관절부
140a, 140b : 대퇴부재 150a, 150b : 무릎 관절부
160a, 160b : 하퇴부재 170 : 내전 방지유닛
100: Lower body supporting robot 110:
120a, 120b: pelvis members 130a, 130b: hip joint part
140a, 140b: Femur member 150a, 150b:
160a, 160b: a hip member 170: an anti-adduction unit

Claims (10)

X-Y 평면상에서 Z축 방향으로 직립한 사용자의 X축 방향 보행 거동을 보조하는 하체 보조로봇에 있어서,
사용자의 몸통에 착용되고, 전원 및 제어신호를 제공하기 위한 본체부;
상기 본체부에 장착되어 X축 방향과 평행한 롤축(ROLL AXIS) 중심의 회전 자유도를 갖는 한 쌍의 골반부재;
상기 골반부재에 장착되고 X축 방향 보행을 위한 Y축 방향과 평행한 피치축(PITCH AXIS) 중심의 회전 자유도를 가지며, 하체 보조로봇을 구동하기 위한 구동장치에 의해 회전 구동되는 한 쌍의 고관절부;
상기 고관절부에 일단이 연결되어 상기 고관절부의 구동에 따라 구동되는 한 쌍의 대퇴부재;
상기 대퇴부재의 타단과 상기 구동장치 또는 별도로 구비되는 구동장치에 의하여 구동되는 무릎 관절부를 통해 연결되는 한 쌍의 하퇴부재; 및
한 쌍의 상기 골반부재를 연결하며, 상기 골반부재의 롤축 중심의 내측 방향으로의 회전 동작인 내전(內轉)에 대한 복원력을 발생시키는 내전 방지유닛;을 포함하고,
한 쌍의 상기 골반부재의 일단은 상기 본체부의 전면 하부에 상기 롤축을 회전축으로 회전 가능하게 힌지 결합되고, 한 쌍의 상기 골반부재의 타단에 상기 고관절부가 장착되며 상기 고관절부가 사용자의 고관절 영역에 위치하도록 상기 골반부재의 타단은 사용자의 측면 방향으로 절곡되어 연장되고, 상기 고관절부는 상기 골반부재에 대해 Z축 방향과 평행한 요축(YAW) 중심 회전이 가능하도록 상기 골반부재의 타단에 힌지 결합되며,
상기 내전 방지유닛은 한 쌍의 상기 골반부재의 일단의 하부 영역에 수평하게 장착되는 가스 스프링이며, 한 쌍의 상기 골반부재 중 어느 하나의 골반부재의 내전 방향 회전시 상기 내전 방지유닛의 압축에 의한 반발로 발생되는 복원력은 한 쌍의 골반부재에 함께 작용되는 것을 특징으로 하는 하체 보조로봇.
A lower body supporting robot for assisting a user's gait movement in the X-axis direction in a Z-axis direction on an XY plane,
A main body part to be worn on the torso of the user and to provide power and control signals;
A pair of pelvis members mounted on the body portion and having a rotational degree of freedom in the center of a roll axis ROLL AXIS parallel to the X axis direction;
A pair of hip joints mounted on the pelvis and rotatably driven by a driving device for driving the lower body supporting robot and having a rotational degree of freedom in the center of the pitch axis PITCH AXIS parallel to the Y axis direction for walking in the X axis direction, ;
A pair of femoral members, one end of which is connected to the hip joint and is driven according to the driving of the hip joint;
A pair of leg members connected to the other end of the femoral member through a knee joint portion driven by the drive unit or a drive unit provided separately; And
And an abduction unit for connecting a pair of the pelvis members and generating a restoring force against internal rotation which is an internal rotation of the center of the roll axis of the pelvis member,
One end of the pair of pelvis members is hinged to the bottom of the front surface of the main body part so that the roll axis is rotatably rotatable about a rotation axis, the hip joint is mounted to the other end of the pair of pelvis members, And the other end of the pelvis is bent to extend in a lateral direction of the user, and the hip joint is hinged to the other end of the pelvis so as to allow a yaw axis (YAW)
Wherein the internal-strength-preventing unit is a gas spring horizontally mounted on a lower region of one end of the pair of pelvis members, and when the pelvis member of any one of the pair of pelvis members is rotated in the internal rotation direction, Wherein the restoring force generated by the repulsive force acts on the pair of pelvis members.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 고관절부 및 상기 무릎 관절부는 하나의 구동장치에 의하여 구동되며, 상기 무릎 관절부는 상기 구동장치에 의하여 구동되는 대퇴부재 및 상기 고관절부와 상기 무릎 관절부를 연결하는 별도의 링크부재에 의하여 복합 구동되는 것을 특징으로 하는 하체 보조로봇.
The method according to claim 1,
The hip joint and the knee joint are driven by a single driving device, and the knee joint is combinedly driven by a femoral component driven by the driving device and a separate link member connecting the hip joint and the knee joint Wherein the lower body supporting robot comprises:
제1항에 있어서,
상기 본체부는 상기 구동장치가 구동되기 위한 전원을 상기 구동장치에 공급하는 배터리와, 사용자의 보행의도에 따른 제어신호를 상기 구동장치에 인가하여 상기 하체 보조로봇의 구동을 제어하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 하체 보조로봇.
The method according to claim 1,
Wherein the main body includes a battery for supplying power to the driving device for driving the driving device and a controller for controlling driving of the lower body supporting robot by applying a control signal according to the user's intention to walk to the driving device Wherein the lower body supporting robot comprises:
제1항에 있어서,
상기 본체부는 사용자의 등 영역에 전면이 대향되도록 착탈 가능한 배낭 형태인 것을 특징으로 하는 하체 보조로봇.
The method according to claim 1,
Wherein the main body part is in the form of a backpack detachable so that its front surface is opposed to the back area of the user.
제1항에 있어서,
상기 하퇴부재의 하부에 장착되어 지면으로부터 상기 하체 보조로봇을 지지하기 위한 발판부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하체 보조로봇.
The method according to claim 1,
Further comprising a foot member attached to a lower portion of the lower leg member to support the lower body supporting robot from a ground surface.
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